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GOVERNO DO DISTRITO FEDERAL – GDF SECRETARIA DE ESTADO DE OBRAS
PROGRAMA DE SANEAMENTO BÁSICO NO DISTRITO FEDERAL
ACORDO DE EMPRÉSTIMO Nº 1288/OC-BR – BID
PLANO DIRETOR DE DRENAGEM URBANA DO DISTRITO FEDERAL
Volume 2 Manual Técnico 2 e 3
Manual de Drenagem Urbana Março / 2009
GOVERNO DO DISTRITO FEDERAL – GDF SECRETARIA DE ESTADO DE OBRAS
PROGRAMA DE SANEAMENTO BÁSICO NO DISTRITO FEDERAL
ACORDO DE EMPRÉSTIMO Nº 1288/OC-BR – BID
PLANO DIRETOR DE DRENAGEM URBANA DO DISTRITO FEDERAL
Volume 2 Manual Técnico 2 e 3
Manual de Drenagem Urbana Março / 2009
Ficha Catalográfica
Distrito Federal, Secretaria de Estado de Obras, Plano Diretor de Drenagem Urbana do Distrito Federal – 2009.
Brasília: Concremat Engenharia, 2009 V. 2 Conteúdo: 2 V
Manual Técnico 2 e 3– Manual Técnico de Drenagem Urbana
1. Manual Técnico. 2. Plano Diretor de Drenagem Urbana. 3. Distrito Federal.
I. Concremat Engenharia, II Secretaria de Estado de Obras. III. NOVACAP
CDU 556:711.4
I
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.............................................................................................................. 1
1.1 Manuais Técnicos .......................................................................................................... 1
1.2 Objetivos ....................................................................................................................... 1
1.3 Resumo do Manual ........................................................................................................ 2
2 POLÍTICA DE DRENAGEM URBANA DO DISTRITO FEDERAL ........................................... 4
2.1 Impactos ....................................................................................................................... 4 2.1.1 Impactos do desenvolvimento urbano no ciclo hidrológico ............................................................. 4 2.1.2 Impacto ambiental sobre o ecossistema aquático ........................................................................... 7 2.1.3 Gestão precedente ......................................................................................................................... 10
2.2 Gestão do controle de impactos ................................................................................... 11 2.2.1 Princípios ........................................................................................................................................ 11 2.2.2 Objetivos ......................................................................................................................................... 13 2.2.3 Metas .............................................................................................................................................. 13 2.2.4 Estratégias ...................................................................................................................................... 14
3 CRITÉRIOS DE PROJETO ............................................................................................. 15
3.1 Terminologia e conceitos ............................................................................................. 15 3.1.1 Sistema de drenagem ..................................................................................................................... 15 3.1.2 Escoamento e condicionantes de projeto ...................................................................................... 16 3.1.3 Risco e incerteza ............................................................................................................................. 17
3.2 Regulamentação .......................................................................................................... 19 3.2.1 Vazão máxima ................................................................................................................................. 21 3.2.2 Qualidade da água .......................................................................................................................... 22 3.2.3 Erosão e sedimentos ....................................................................................................................... 23
3.3 Concepção da drenagem .............................................................................................. 24 3.3.1 Abrangência espacial e magnitude ................................................................................................. 24 3.3.2 Cenários de projeto ........................................................................................................................ 25 3.3.3 Vazão de projeto ............................................................................................................................. 26
3.4 Projeto de Drenagem Urbana....................................................................................... 31
3.5 Alternativas de controle para a rede de drenagem pluvial ............................................ 32
4 MEDIDAS SUSTENTÁVEIS NA FONTE .......................................................................... 34
4.1 Critérios ...................................................................................................................... 34
4.2 Dimensionamento da drenagem pluvial na fonte ......................................................... 34
4.3 Tipos de dispositivos de redução do escoamento superficial ......................................... 38
4.4 Infiltração e percolação ............................................................................................... 38 4.4.1 Critérios para escolha das estruturas de infiltração ou percolação ............................................... 38 4.4.2 Parâmetros para o dimensionamento das estruturas de infiltração ou percolação ...................... 46 4.4.3 Pavimentos permeáveis e mantas de infiltração ............................................................................ 50 4.4.4 Bacias e valos de infiltração ............................................................................................................ 62 4.4.5 Bacias de percolação ou trincheira de infiltração ........................................................................... 72
4.5 Dispositivo de armazenamento .................................................................................... 79 4.5.1 Determinação da vazão máxima de saída do lote .......................................................................... 80 4.5.2 Determinação do volume de armazenamento ............................................................................... 80
II
4.5.3 Determinação da altura disponível para armazenamento ............................................................. 81 4.5.4 Determinação da seção do descarregador de fundo ...................................................................... 82 4.5.5 Dimensionamento do vertedor de excessos .................................................................................. 89
5 MEDIDAS NA MICRODRENAGEM ............................................................................... 93
5.1 Características ............................................................................................................. 93
5.2 Dados necessários ....................................................................................................... 93
5.3 Configuração da drenagem .......................................................................................... 94 5.3.1 Critérios para o traçado da rede pluvial ......................................................................................... 95 5.3.2 Componentes da rede hidráulica .................................................................................................... 96 5.3.3 Reservatórios .................................................................................................................................. 97 5.3.4 Disposição dos componentes da rede de drenagem .................................................................... 100
5.4 Determinação da vazão de projeto ............................................................................. 103
5.5 Dimensionamento hidráulico da rede de condutos ..................................................... 104 5.5.1 Capacidade de condução hidráulica de ruas e sarjetas ................................................................ 104 5.5.2 Bocas-de-lobo ............................................................................................................................... 105 5.5.3 Galerias ......................................................................................................................................... 110
5.6 Dimensionamento do reservatório de amortecimento................................................ 113 5.6.1 Disposição espacial do reservatório ............................................................................................. 114 5.6.2 Volume do reservatório ................................................................................................................ 116
6 MEDIDAS NA MACRODRENAGEM ........................................................................... 118
6.1 Caracterização ........................................................................................................... 118
6.2 Planejamento da macrodrenagem ............................................................................. 119 6.2.1 Tipos de bacias .............................................................................................................................. 119 6.2.2 Etapas do planejamento ............................................................................................................... 120
6.3 Usos dos Modelos Matemáticos no Planejamento ...................................................... 124 6.3.1 Tipos de modelos .......................................................................................................................... 124 6.3.2 Modelos para avaliar a capacidade de escoamento ..................................................................... 126 6.3.3 Precipitação de projeto ................................................................................................................ 127 6.3.4 Processos e critérios na bacia urbana ........................................................................................... 128 6.3.5 Modelos Precipitação – Vazão ...................................................................................................... 134 6.3.6 Modelos para estudo de alternativas ........................................................................................... 136 6.3.7 Modelos de qualidade da água ..................................................................................................... 137 6.3.8 Modelo de Verificação .................................................................................................................. 137
6.4 Critérios de Simulação ............................................................................................... 138
6.5 Descrição de alguns Modelos e suas estruturas .......................................................... 140 6.5.1 Modelo SCS ................................................................................................................................... 140 6.5.2 Modelo Muskingun-Cunge: .......................................................................................................... 142 6.5.3 Modelo de Puls: ............................................................................................................................ 145 6.5.4 Modelo de otimização .................................................................................................................. 149 6.5.5 Modelo Simples de estimativa da Carga de Qualidade da água pluvial ....................................... 158 6.5.6 Modelo SWWM ............................................................................................................................ 160
7 CRITÉRIOS PARA IMPLANTAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE CONTROLE DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL ................................................................................................................... 165
7.1 Urbanísticos .............................................................................................................. 165
7.2 Ambientais ................................................................................................................ 168
III
7.3 Técnicos .................................................................................................................... 170
7.4 Econômicos ............................................................................................................... 172
8 IMPLEMENTAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE CONTROLE DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL . 174
8.1 Dispositivos de Infiltração e Percolação ...................................................................... 174 8.1.1 Pavimentos permeáveis ou mantas de infiltração........................................................................ 174 8.1.2 Valos de infiltração ....................................................................................................................... 182 8.1.3 Poços de infiltração ...................................................................................................................... 185 8.1.4 Trincheiras de infiltração .............................................................................................................. 188
8.2 Dispositivos de Armazenamento ................................................................................ 192 8.2.1 Bacias de Detenção ....................................................................................................................... 192 8.2.2 Bacias de Retenção ....................................................................................................................... 201
9 OPERAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE CONTROLE DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL ........... 205
9.1 Dispositivos de Infiltração e Percolação ...................................................................... 205 9.1.1 Pavimentos permeáveis ou mantas de infiltração........................................................................ 205 9.1.2 Valos de infiltração ....................................................................................................................... 207 9.1.3 Poços de infiltração ...................................................................................................................... 209 9.1.4 Trincheiras de infiltração .............................................................................................................. 211
9.2 Dispositivos de Armazenamento ................................................................................ 213 9.2.1 Bacias de Detenção ....................................................................................................................... 213 9.2.2 Bacias de Retenção ....................................................................................................................... 215
10 Manutenção de dispositivos de controle do escoamento superficial ......................... 218
10.1 Dispositivos de Infiltração e Percolação ...................................................................... 218 10.1.1 Pavimentos permeáveis ou mantas de infiltração ................................................................... 218 10.1.2 Valos de infiltração .................................................................................................................. 219 10.1.3 Poços de infiltração .................................................................................................................. 221 10.1.4 Trincheiras de infiltração ......................................................................................................... 222
10.2 Dispositivos de Armazenamento ................................................................................ 223 10.2.1 Bacias de Detenção .................................................................................................................. 223 10.2.2 Bacias de Retenção .................................................................................................................. 224
11 ESTRATÉGIAS PARA VALORIZAÇÃO DOS RIOS URBANOS .......................................... 226
11.1 Princípios .................................................................................................................. 226
11.2 Técnicas .................................................................................................................... 226 11.2.1 Renaturalização de cursos d’água ............................................................................................ 226 11.2.2 Preservação das matas de galeria ............................................................................................ 232 11.2.3 Controle de erosão do solo ...................................................................................................... 235 11.2.4 Controle da qualidade das águas pluviais ................................................................................ 237 11.2.5 Remoção de resíduos sólidos ................................................................................................... 239 11.2.6 Educação ambiental ................................................................................................................. 240
12 EQUIPE TÉCNICA E DE APOIO ................................................................................... 243
12.1 Governo do Distrito Federal – GDF ............................................................................. 243
12.2 Secretaria de Estado de Obras.................................................................................... 243
12.3 Equipe de coordenação e apoio da contratante .......................................................... 243
12.4 Concremat Engenharia ............................................................................................... 243
IV
13 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 245
V
APRESENTAÇÃO
Dentre os produtos do Plano Diretor de Drenagem Urbana do Distrito Federal,
objeto do contrato nº 037/08 firmado entre a Secretaria de Obras do DF e a
Concremat Engenharia, encontram-se os Manuais Técnicos. A coleção de manuais,
composta por dois volumes, visa orientar projetistas e profissionais dos órgãos
responsáveis pelo planejamento, implantação e gerenciamento dos sistemas de
drenagem urbana.
Este Manual Técnico corresponde ao volume 2, o qual abrange os seguintes
Manuais: MT2 – Manual de Projeto de Soluções alternativas de Drenagem Pluvial e
Normas para apresentação de Projetos e MT3 – Manual de Implantação, Operação e
Manutenção de Novas Soluções Tecnológicas de Drenagem Urbana e Valorização dos
Rios no Meio Urbano.
O conteúdo previsto para estes dois manuais está reunido neste único volume.
Celso Queiroz Coordenador
VI
LISTA DE FIGURAS Figura 2.1. Características das alterações de uma área rural para urbana (SCHUELER, 1987). .. 6
Figura 2.2. Variação da produção de sedimentos em decorrência do desenvolvimento urbano (DAWDY, 1967). ................................................................................................................... 9
Figura 3.1. Sequência para desenvolvimento do projeto. ........................................................ 32
Figura 4.1. Fluxograma das atividades do projeto. ................................................................... 36
Figura 4.2. Classificação trilinear dos solos (CAPUTO, 1969). ................................................... 48
Figura 4.3. Curva envelope (Adaptado de URBONAS & STAHRE, 1993). .................................. 49
Figura 4.4. Seções transversais de pavimentos permeáveis. .................................................... 52
Figura 4.5. Manta de infiltração. ............................................................................................... 57
Figura 4.6. Caracterização da bacia de infiltração. .................................................................... 63
Figura 4.7. Valo de infiltração (CIRIA, 1996). ............................................................................. 63
Figura 4.8. Vista do valo de infiltração (URBONAS & STAHRE, 1993). ...................................... 64
Figura 4.9. Detalhe construtivo do valo com dispositivo de percolação (URBONAS & STAHRE, 1993). ................................................................................................................................. 65
Figura 4.10. Detalhe de um valo de infiltração com uma contenção (URBONAS & STAHRE, 1993). ................................................................................................................................. 66
Figura 4.11. Poço de infiltração (CIRIA, 1996). .......................................................................... 66
Figura 4.12. Poço de infiltração em forma de trincheira (CIRIA, 1996). ................................... 67
Figura 4.13. Bacias de Percolação. ............................................................................................ 73
Figura 4.14. Trincheira de infiltração (CIRIA, 1996). ................................................................. 74
Figura 4.15. Aplicação de uma trincheira de infiltração (CIRIA, 1996). .................................... 74
Figura 4.16. Hidrogramas típicos de pequenas áreas urbanas, onde o tempo de concentração é muito pequeno. .............................................................................................................. 79
Figura 4.17. Característica do descarregador de fundo. ........................................................... 83
Figura 4.18. Determinação de hc em um reservatório. ............................................................. 84
Figura 4.19. Diâmetro dos descarregadores de fundo (orifícios) em função da vazão e carga hidráulica (diâmetros até 60 mm). .................................................................................... 86
Figura 4.20. Diâmetro dos descarregadores de fundo (orifícios) em função da vazão e carga hidráulica (diâmetros maiores ou iguais a 60 mm). .......................................................... 86
Figura 4.21. Diâmetro dos descarregadores de fundo (bocal) em função da vazão e carga hidráulica (diâmetros até 60 mm). .................................................................................... 87
Figura 4.22. Diâmetro dos descarregadores de fundo (bocal) em função da vazão e carga hidráulica (diâmetros maiores ou iguais a 60 mm). .......................................................... 87
Figura 4.23. Área da seção transversal do descarregador de fundo (orifício) em função da vazão e carga hidráulica. ................................................................................................... 88
Figura 5.1. Alinhamento dos condutos. .................................................................................... 97
Figura 5.2. Reservatórios para controle de material sólido (MAIDMENT, 1993). ..................... 99
Figura 5.3. Rede coletora. ........................................................................................................ 101
Figura 5.4. Locação da caixa de ligação. .................................................................................. 102
Figura 5.5. Seção da sarjeta. .................................................................................................... 105
Figura 5.6. Tipos de bocas-de-lobo (DAEE/CETESB, 1980). ..................................................... 106
Figura 5.7. Capacidade de engolimento (DAEE/CETESB, 1980). ............................................. 107
Figura 5.8. Capacidade de esgotamento das bocas-de-lobo com depressão de 5 cm em pontos baixos das sarjetas (DAEE/CETESB, 1980). .......................................................... 108
Figura 5.9. Sistema de galerias da rede de drenagem pluvial. ................................................ 112
VII
Figura 5.10. Bacias contribuintes a rede de pluvial. ................................................................ 113
Figura 5.11. Sistema de drenagem com capacidade limitada na seção A e uso da detenção para amortecimento da vazão para volume superior a capacidade de escoamento em A (detenção off-line). .......................................................................................................... 115
Figura 5.12. Detenção ao longo do sistema de drenagem (on-line). Controle de saída limitado pela seção de jusante. ..................................................................................................... 115
Figura 6.1. Planejamento de controle de bacia no primeiro estágio de urbanização. ........... 120
Figura 6.2. Fluxograma de atividades para avaliação das alternativas de controle na macrodrenagem. ............................................................................................................. 121
Figura 6.3. Tipos de modelos e seus usos. .............................................................................. 125
Figura 6.4. Hidrograma unitário triangular do SCS.................................................................. 141
Figura 6.5. Variação dos parâmetros ....................................................................................... 143
Figura 6.6. Curva de precisão (JONES, 1981) ........................................................................... 144
Figura 6.7. Relação entre cota e armazenamento. ................................................................. 148
Figura 6.8. Extravasores de reservatórios. .............................................................................. 148
Figura 6.9. Cálculo do amortecimento em reservatório: funções de armazenamento. ......... 149
Figura 6.10. Função vazão x armazenamento. ........................................................................ 149
Figura 6.11. Representação esquemática de um sistema de drenagem urbana (trechos e nós) ......................................................................................................................................... 150
Figura 6.12. Característica do nó com detenção. .................................................................... 151
Figura 6.13. Exemplo de estimativa da vazão de saída do reservatório em função do volume de detenção. .................................................................................................................... 152
Figura 6.14. Desenho esquemático para reservatórios on line (a) e off line (b). .................... 153
Figura 6.15. Estrutura da metodologia de otimização aplicada no estudo. ........................... 158
Figura 6.16. Volume de controle elementar para a derivação das equações da Continuidade e dos Momentos. ................................................................................................................ 163
Figura 7.1. Exemplo de utilização da área de uma bacia de detenção (TUCCI, 2007). ........... 167
Figura 7.2. Quadra esportiva em uma bacia de detenção em operação na cidade de Porto Alegre/RS. ........................................................................................................................ 167
Figura 7.3. Contaminação do aqüífero por dispositivos de infiltração. .................................. 168
Figura 7.4. Layout de bacia de retenção propícia à manutenção da vida lacustre. ................ 170
Figura 7.5. Relação entre probabilidade, nível, vazão e prejuízo (TUCCI, 2007) .................... 172
Figura 7.6. Curvas de prejuízo em função do nível d’água (SIMONS et al., 1977) .................. 173
Figura 8.1. Cunha de desconto no volume de reservação. ..................................................... 175
Figura 8.2. Fundo com declividade menor que a do pavimento. ............................................ 175
Figura 8.3. Fundo com declividade menor que a do pavimento. ............................................ 176
Figura 8.4. Direções de escoamento segundo a topografia (AZZOUT et al, 1994) ................. 177
Figura 8.5. Instalação do geotêxtil .......................................................................................... 179
Figura 8.6. Instalação do extravasor........................................................................................ 179
Figura 8.7. Instalação do tubo de inspeção ............................................................................. 180
Figura 8.8. Assentamento do revestimento poroso ................................................................ 181
Figura 8.9. Assentamento de blocos vazados ......................................................................... 181
Figura 8.10. Solução para o caso de pavimentos impermeáveis ............................................ 182
Figura 8.11. Seções para valos de infiltração (AZZOUT et al., 1994) ....................................... 183
Figura 8.12. Relação largura/altura para valos de infiltração ................................................. 183
Figura 8.13. Pequeno barramento para valos com declividade maior que 2% ...................... 184
VIII
Figura 8.14. Valo de infiltração revestido com grama ............................................................ 185
Figura 8.15. Revestimento contra erosão na canaleta principal ............................................. 185
Figura 8.16. Canaleta principal preenchida com pedra de mão ............................................. 185
Figura 8.17. Preenchimento de um poço de infiltração .......................................................... 187
Figura 8.18. Câmara de decantação de entrada ..................................................................... 188
Figura 8.19. Trincheira de infiltração ...................................................................................... 189
Figura 8.20. Extravasor para trincheira de infiltração ............................................................. 190
Figura 8.21. Tubo de inspeção para trincheira de infiltração ................................................. 191
Figura 8.22. Revestimentos das margens ................................................................................ 193
Figura 8.23. Vertedor tulipa e descarregador de fundo .......................................................... 195
Figura 8.24. Vertedor de crista e descarregador de fundo ..................................................... 196
Figura 8.25. Vertedor de janela e descarregador de fundo .................................................... 196
Figura 8.26. Dissipadores de energia de escoamento ............................................................. 197
Figura 8.27. Dissipadores de energia de escoamento ............................................................. 198
Figura 8.28. Croqui de bacia de detenção enterrada .............................................................. 199
Figura 8.29. Concordância no pé das colunas ......................................................................... 199
Figura 8.30. Bacia de detenção no Parque da Marinha do Brasil em Porto Alegre ................ 201
Figura 8.31. Bacia de detenção ............................................................................................... 202
Figura 8.32. Desarenador ........................................................................................................ 203
Figura 11.1. APP (Resolução CONAMA 303/2002). ................................................................. 235
LISTA DE QUADROS Quadro 4.1. Sistema de pontuação para avaliação de locais de implantação de dispositivos de
infiltração e/ou percolação (URBONAS & STAHRE, 1993) ................................................ 41
Quadro 4.2. Modelo para ponderação para superfície de infiltração ...................................... 43
Quadro 4.3. Modelo para ponderação de dispositivo de percolação ....................................... 44
Quadro 4.4. Modelo de procedimento de projeto ................................................................... 45
Quadro 4.5. Modelo de planilha de dimensionamento de sistema de infiltração. .................. 60
Quadro 4.6. Modelo de Planilha para determinação da profundidade máxima. ..................... 61
Quadro 4.7. Planilha com os dados para dimensionamento. ................................................... 70
Quadro 4.8. Planilha de cálculo. ................................................................................................ 71
Quadro 4.9. Planilha para cálculo do volume de bacia de percolação ou trincheira de infiltração. .......................................................................................................................... 78
Quadro 4.10. Planilha para dimensionamento de reservatório. .............................................. 92
Quadro 6.1. Tipos de pavimentos e funções de custo ............................................................ 156
Quadro 6.2. Valores médios de concentração médio C, em mg/l (SCHUELLER, 1987). ......... 160
LISTA DE TABELAS Tabela 3.1. Impactos e regulamentação sobre o escoamento pluvial (TUCCI & MELLER, 2007).
........................................................................................................................................... 20
Tabela 3.2. Critérios da regulamentação para controle da drenagem urbana adotados no Distrito Federal. ................................................................................................................. 21
Tabela 3.3. Fatores da redução da área impermeável pelo uso de sistemas de infiltração. .... 21
Tabela 3.4. Tempo de retorno para projetos de drenagem urbana. ........................................ 26
Tabela 3.5.Valores de Cp ............................................................................................................ 29
IX
Tabela 3.6. Valores recomendados do coeficiente de escoamento (adaptado de ASCE, 1969 e WILKEN, 1978). .................................................................................................................. 30
Tabela 3.7. Coeficiente multiplicador do coeficiente de escoamento de acordo com o tempo de retorno (WRIGHT-MACLAUGHIN, 1969). ..................................................................... 31
Tabela 4.1. Percentagem de reduções da área impermeável permitida pelo Decreto. ........... 35
Tabela 4.2. Dispositivos de infiltração e percolação. ................................................................ 37
Tabela 4.3. Alguns valores típicos de taxas de infiltração (FISCHER et al., 1976). .................... 46
Tabela 4.4. Condutividade hidráulica saturada em diversos tipos de solo (URBONAS & STAHRE, 1993). .................................................................................................................. 47
Tabela 4.5. Porosidade efetiva para materiais típicos (URBONAS & STAHRE, 1993). .............. 47
Tabela 4.6. Alguns valores típicos de coeficientes de infiltração, baseados na textura do solo (WATKINS apud CIRIA, 1996). ............................................................................................ 49
Tabela 4.7. Fatores de segurança para o coeficiente de infiltração (CIRIA, 1996). .................. 50
Tabela 4.8. Classificação nominal da brita (ARAÚJO et al., 2000). ............................................ 53
Tabela 4.9. Característica dos concretos sem finos para agregado de 9,5 a 19 mm. (MCINTOSH, BOTTON & MUIR, 1956 apud NEVILLE, 1982). ............................................. 55
Tabela 4.10. Experimentos em superfícies urbanas (GENZ, 1994). .......................................... 55
Tabela 4.11. Resultados das simulações de chuva nas superfícies (ARAÚJO et al., 2000). ...... 56
Tabela 4.12. Área da seção transversal dos descarregadores de fundo - circulares. ............... 83
Tabela 5.1. Espaçamento máximo dos poços de visita (DAEE/CETESB, 1980). ...................... 102
Tabela 5.2. Fatores de redução de escoamento das sarjetas (DAEE/CETESB, 1980). ............. 109
Tabela 5.3. Fator de redução do escoamento para bocas-de-lobo (DAEEE/CETESB, 1980). .. 110
LISTA DE ANEXOS Anexo I ..................................................................................................................................... 252
Anexo II.................................................................................................................................... 257
Anexo III .................................................................................................................................. 262
Anexo IV .................................................................................................................................. 264
Anexo V ................................................................................................................................... 266
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ADASA Agencia Reguladora de Águas e Saneamento do Distrito Federal ANA Agencia Nacional de Águas ANEEL Agencia Nacional de Energia Elétrica BID Banco Interamericano de Desenvolvimento Caesb Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal Embrapa Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária GDF Governo do Distrito Federal INMET Instituto Nacional de Meteorologia IPH Instituto de Pesquisas Hidráulicas da UFRGS NBR Norma Brasileira NOVACAP Companhia Urbanizadora da Nova Capital do Brasil PC Sigla em Inglês de Computador Pessoal (Personal Computer) PDDU Plano Diretor de Drenagem Urbana SCS Soil Conservation Service
X
SWMM Storm Water Management Model UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul
1
1 INTRODUÇÃO
1.1 Manuais Técnicos
Dentro da proposta dos estudos elaborados no Plano Diretor de Drenagem
Urbana, foram previstos dois manuais para orientar os profissionais que planejam e
projetam a drenagem urbana.
Os manuais propostos foram:
MT2 – Manual de Projeto de Soluções alternativas de Drenagem Pluvial e
Normas para apresentação de Projetos. Este manual apresenta como
devem ser incorporadas as normas introduzidas no Plano na elaboração
dos projetos e indicando os principais procedimentos. O manual não
substitui o conhecimento existente sobre as diferentes disciplinas que
apóiam o desenvolvimento dos projetos em drenagem urbana;
MT3 – Manual de Implantação, Operação e Manutenção de Novas
soluções tecnológicas de drenagem urbana e valorização dos rios no meio
urbano. Este manual procura orientar quanto às práticas de
implementação dos projetos.
Para tornar mais prático o uso das informações sobre os dispositivos de
drenagem urbana, o conteúdo previsto destes manuais foi reunido num único
volume.
1.2 Objetivos
O objetivo principal deste manual é dar orientação aos projetistas e à
Administração do Distrito Federal quanto a critérios de projeto e aspectos específicos
da legislação de controle da drenagem urbana previstos no Plano Diretor de
Drenagem Urbana do Distrito Federal.
2
Estes manuais orientam quanto aos métodos de projeto e critérios construtivos,
ficando a critério do projetista o seu uso. Os elementos que devem ser obedecidos no
projeto e implantação são os da legislação pertinente e as normas de apresentação.
Cabe ao projetista desenvolver seus projetos dentro do conhecimento existente sobre
o assunto, do qual este manual faz parte.
O presente Manual de Drenagem não esgota o assunto, mas procura antecipar
elementos que possam constituir dificuldades na definição de projeto dentro da
concepção do Plano Diretor. Da mesma, inovações e metodologias não previstas no
manual podem ser propostas com a devida justificativa, desde que atendam de forma
sustentável à gestão da drenagem urbana e atendam à política prevista no Plano
Diretor de Drenagem Urbana do Distrito Federal.
1.3 Resumo do Manual
O conteúdo previsto nos citados manuais faz parte deste volume. O texto está
distribuído de acordo com o seguinte:
Capítulo 2 – Política de drenagem urbana no Distrito Federal: Analisa os
impactos existentes e resume os principais aspectos que definem a política de
drenagem urbana do Distrito Federal;
Capítulo 3 – Critérios de projeto: Neste capítulo são introduzidos conceitos e
terminologia utilizados na drenagem urbana, as normas para controle da drenagem
urbana, critérios básicos de projeto, a inserção de um projeto dentro do contexto da
urbanização e alternativas de controle.
Capítulo 4 – Medidas sustentáveis na fonte: Neste capítulo são abordadas
medidas alternativas de controle da drenagem urbana na fonte, ou seja, num
empreendimento individualizado.
Capítulo 5 – Medidas na microdrenagem: Este capítulo descreve as medidas
sustentáveis de controle da drenagem urbana na microdrenagem.
3
Capítulo 6 – Medidas na macrodrenagem: Aborda as medidas e métodos
utilizados na macrodrenagem.
Alguns dos capítulos deste manual se baseiam no conteúdo do Manual de
Drenagem da cidade de Porto Alegre (IPH/DEP, 2001), desenvolvido por parte da
equipe que atua neste estudo.
4
2 POLÍTICA DE DRENAGEM URBANA DO DISTRITO FEDERAL
2.1 Impactos
O crescimento urbano das cidades brasileiras tem provocado impactos
significativos na população e no meio ambiente. Estes impactos vêm deteriorando a
qualidade de vida da população, devido ao aumento da frequência e do nível das
inundações, prejudicando a qualidade da água, e aumento da presença de materiais
sólidos no escoamento pluvial.
Estes problemas são desencadeados principalmente pela forma como as
cidades se desenvolvem: falta de planejamento, falta de controle do uso do solo,
ocupação de áreas de risco e sistemas de drenagem inadequados. Com relação à
drenagem urbana, pode-se dizer que existem duas condutas que tendem a agravar
ainda mais a situação:
Os projetos de drenagem urbana têm como filosofia escoar a água
precipitada o mais rapidamente possível para jusante. Este critério
aumenta em várias ordens de magnitude a vazão máxima, a frequência
e o nível de inundação de jusante;
As áreas ribeirinhas, que o rio utiliza durante os períodos chuvosos como
zona de passagem da inundação, têm sido ocupadas pela população
com construções e aterros, reduzindo a capacidade de escoamento. A
ocupação destas áreas de risco resulta em prejuízos evidentes quando o
rio inunda seu leito maior.
2.1.1 Impactos do desenvolvimento urbano no ciclo hidrológico
O desenvolvimento urbano modifica a cobertura vegetal, provocando vários
efeitos que alteram os componentes do ciclo hidrológico natural. Com a urbanização,
a cobertura da bacia é alterada para pavimentos impermeáveis e são introduzidos
5
condutos para escoamento pluvial, gerando as seguintes modificações no referido
ciclo:
Redução da infiltração no solo;
O volume que deixa de infiltrar fica na superfície, aumentando o escoamento
superficial. Além disso, como foram construídos condutos para o esgotamento
das águas pluviais, é reduzido o tempo de deslocamento com velocidades
maiores. Desta forma as vazões máximas também aumentam, antecipando
seus picos no tempo (Figura 2.1);
Com a redução da infiltração, há uma redução do nível do lençol freático por
falta de alimentação (principalmente quando a área urbana é muito extensa),
reduzindo o escoamento subterrâneo. Em alguns casos, as redes de
abastecimento de água e de esgotamento cloacal possuem vazamentos que
podem alimentar os aquíferos, tendo efeito inverso do mencionado, no
entanto, podem levar à contaminação do mesmo;
Devido à substituição da cobertura natural ocorre uma redução da
evapotranspiração das folhagens e do solo, já que a superfície urbana não
retém água como a cobertura vegetal.
Na Figura 2.1 são caracterizadas as alterações no uso do solo devido à
urbanização e seu efeito sobre o hidrograma e nos níveis de inundação.
6
Figura 2.1. Características das alterações de uma área rural para urbana (SCHUELER, 1987).
7
2.1.2 Impacto ambiental sobre o ecossistema aquático
Com o desenvolvimento urbano, vários elementos antrópicos são introduzidos
na bacia hidrográfica e passam a atuar sobre o ambiente. Alguns dos principais
problemas são discutidos a seguir:
a) Aumento da Temperatura: As superfícies impermeáveis absorvem parte da
energia solar, aumentando a temperatura ambiente, produzindo ilhas de calor na
parte central dos centros urbanos, onde predomina o concreto e o asfalto. O asfalto,
devido a sua cor, absorve mais energia que as superfícies naturais, e o concreto, à
medida que a sua superfície envelhece, tende a escurecer e aumentar a absorção de
radiação solar.
O aumento da absorção de radiação solar por parte da superfície aumenta a
emissão de radiação térmica de volta para o ambiente, gerando o calor. O aumento
de temperatura também cria condições de movimento de ar ascendente que pode
criar de aumento de precipitação. Silveira (1997) mostra que a região central de Porto
Alegre apresenta maior índice pluviométrico que a sua periferia, atribuindo essa
tendência à urbanização. Como na área urbana as precipitações críticas mais intensas
são as de baixa duração, esta condição contribui para agravar as enchentes urbanas.
b) Aumento da Vazão e escoamento superficial: com a redução da infiltração,
evapotranspiração, aumento o escoamento superficial, produzindo também aumento
da vazão máxima, devido a redução do tempo de concentração devido as ruas e
condutos.
c) Aumento de Sedimentos e Material Sólido: Durante o desenvolvimento
urbano, o aumento dos sedimentos produzidos na bacia hidrográfica é significativo,
devido às construções, limpeza de terrenos para novos loteamentos, construção de
ruas, avenidas e rodovias entre outras causas. Na Figura 2.2 pode-se observar a
tendência de produção de sedimentos de uma bacia nos seus diferentes estágios de
desenvolvimento.
8
As principais consequências ambientais da produção de sedimentos são as
seguintes:
Assoreamento das seções da drenagem, com redução da capacidade de
escoamento de condutos, rios e lagos urbanos. A lagoa da Pampulha é
um exemplo de um lago urbano que tem sido assoreado. O córrego
Dilúvio em Porto Alegre, devido a sua largura e pequena profundidade,
durante as estiagens, tem depositado no canal a produção de
sedimentos da bacia e criado vegetação, reduzindo a capacidade de
escoamento durante as enchentes;
Transporte de poluentes agregados ao sedimento, que contaminam as
águas pluviais.
À medida que a bacia é urbanizada, e a densificação consolidada, a produção
de sedimentos pode reduzir (Figura 2.2), mas a geração de resíduos sólidos aumenta.
O lixo obstrui ainda mais as redes de drenagem e cria condições ambientais ainda
piores. Esse problema somente é minimizado com a adequada frequência da coleta,
educação da população e multas pesadas.
9
Figura 2.2. Variação da produção de sedimentos em decorrência do desenvolvimento
urbano (DAWDY, 1967).
d) Qualidade da Água Pluvial: A qualidade da água do pluvial não é melhor que
a do efluente de um tratamento secundário. A quantidade de material suspenso na
drenagem pluvial é superior à encontrada no esgoto in natura, sendo que esse
volume é mais significativo no início das enchentes.
Os esgotos podem ser combinados (cloacal e pluvial num mesmo conduto) ou
separados (rede pluvial e cloacal separadas). No Brasil, a maioria das redes é do
segundo tipo; sendo que somente em áreas antigas de algumas cidades ainda existem
sistemas combinados. Atualmente, devido à falta de capacidade financeira para
ampliação da rede de cloacal, algumas prefeituras têm permitido o uso da rede pluvial
para transporte do cloacal. Isso pode ser uma solução inadequada à medida que esse
esgoto não é tratado, além de inviabilizar algumas soluções de controle quantitativo
do pluvial.
10
A qualidade da água que escoa na rede pluvial depende de vários fatores: da
limpeza urbana e sua frequência; da intensidade da precipitação, sua distribuição
temporal e espacial; da época do ano; e do tipo de uso da área urbana. Os principais
indicadores da qualidade da água são os parâmetros que caracterizam a poluição
orgânica e a quantidade de metais.
e) Contaminação de aquíferos: As principais condições de contaminação dos
aquíferos urbanos ocorrem devido aos fatos a seguir mencionados:
Aterros sanitários contaminam as águas subterrâneas pelo processo
natural de precipitação e infiltração. Portanto, deve-se evitar que sejam
construídos aterros sanitários em áreas de recarga além de procurar
escolher as áreas com baixa permeabilidade. Os efeitos da
contaminação nas águas subterrâneas devem ser examinados quando é
realizada a escolha do local do aterro;
Grande parte das cidades brasileiras utiliza fossas sépticas como destino
final do esgoto. Esse efluente tende a contaminar a parte superior do
aquífero. Esta contaminação pode comprometer o abastecimento de
água urbana quando existe comunicação entre diferentes camadas dos
aquíferos através de percolação e de perfuração inadequada dos poços
artesianos;
A rede de condutos de pluviais pode contaminar o solo através de
perdas de volume no seu transporte e até por entupimento de trechos
da rede que pressionam a água contaminada para fora do sistema de
condutos.
2.1.3 Gestão precedente
As limitações das medidas de controle, frequentemente usadas no Brasil,
baseadas na transferência de escoamento para controle das inundações urbanas, são
caracterizadas a seguir.
11
A canalização de córregos, rios urbanos ou uso de galerias para transportar
rapidamente o escoamento para jusante, priorizando o aumento da capacidade de
escoamento de algumas seções, não consideram os impactos que são transferidos.
Este processo produz a ampliação da vazão máxima com duplo prejuízo, fazendo com
que haja necessidade de novas construções, que não resolvem o problema, apenas o
transferem.
Mesmo considerando que a solução escolhida deva ser a canalização (rios,
condutos e galerias para a drenagem secundária), o custo desta solução chega a ser,
em alguns casos, cerca dez vezes maior que o custo de soluções que controlam na
fonte a ampliação da vazão devido à urbanização.
Como em drenagem urbana o impacto da urbanização é transferido para
jusante, quem produz o impacto geralmente não é o mesmo que sofre o impacto.
Portanto, para um disciplinamento do problema é necessário a interferência da ação
pública através da regulamentação e do planejamento.
2.2 Gestão do controle de impactos
Para controlar os impactos identificados e desenvolver novos padrões
sustentáveis para a drenagem urbana foi elaborado o Plano Diretor de Drenagem
Urbana do Distrito Federal. Este Plano se baseia em princípios, objetivos, metas e
estratégias que definem a política de drenagem urbana para o Distrito Federal.
2.2.1 Princípios
Os princípios a seguir caracterizados visam evitar os problemas descritos no
item anterior. Estes princípios são essenciais para o bom desenvolvimento de um
programa consistente de drenagem urbana:
1. Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDU) deve se integrar aos Plano
Diretor Urbano, de Infraestutura, Saneamento Ambiental e Meio
12
Ambiente. A drenagem faz parte da infraestrutura urbana, portanto,
deve ser planejada em conjunto com os outros sistemas;
2. O escoamento durante os eventos chuvosos não pode ser ampliado pela
ocupação da bacia, tanto num simples loteamento, como nas obras de
macrodrenagem existentes no ambiente urbano. Isto se aplica a um
simples aterro urbano, como a construção de pontes, rodovias, e à
implementação dos espaços urbanos. O princípio é de que cada usuário
urbano não deve ampliar a cheia natural. Excepcionalmente quando
isto ocorrer o acréscimo deve ser amortecido a jusante e custeado pelo
projeto em causa;
3. Plano de controle da drenagem urbana deve contemplar as bacias
hidrográficas sobre as quais a urbanização se desenvolve. O controle
deve ser realizado considerando a bacia como um todo e não em
trechos isolados. As medidas não podem reduzir o impacto de uma área
em detrimento de outra, ou seja, os impactos de quaisquer medidas não
devem ser transferidos. Caso isso ocorra, deve-se prever uma medida
completa de retorno a vazão de pico atualmente existente.
4. O Plano deve prever a minimização do impacto ambiental devido ao
escoamento pluvial através da compatibilização com o planejamento do
saneamento ambiental, controle do material sólido e a redução da carga
poluente nas águas pluviais.
5. O Plano Diretor de Drenagem Urbana, na sua regulamentação, deve
contemplar o planejamento das áreas a serem desenvolvidas e a
densificação das áreas atualmente loteadas.
6. Os meios de implantação do controle de enchentes são o PDDU, as
Legislações e o Manual de Drenagem. O primeiro estabelece as linhas
principais, as legislações controlam e o Manual orienta.
13
7. O controle de enchentes é um processo permanente; não basta que
sejam estabelecidos regulamentos e que sejam construídas obras de
proteção; é necessário estar atento às potenciais violações da legislação
e na expansão da ocupação do solo de áreas de risco. Portanto,
recomenda-se que:
Nenhum espaço de risco seja desapropriado se não houver uma
imediata ação pública que evite a sua invasão;
A comunidade tenha uma participação nos anseios, nos planos, na sua
execução e na contínua obediência das medidas de controle de
enchentes.
8. A educação – de engenheiros, arquitetos, agrônomos e geólogos, entre
outros profissionais; da população e de administradores públicos - é
essencial para que as decisões públicas sejam tomadas conscientemente
por todos;
9. O custo da implantação das medidas estruturais e da operação e
manutenção da drenagem urbana devem ser transferidos aos
proprietários dos lotes, proporcionalmente a sua área impermeável, que
é a geradora de volume adicional, com relação às condições naturais.
10. É essencial um gerenciamento eficiente na manutenção de drenagem e
na fiscalização da regulamentação.
2.2.2 Objetivos
Os objetivos da gestão da drenagem urbana no Distrito Federal são de
compatibilizar a urbanização e sua infraestrutura com o escoamento pluvial de forma
a evitar impactos sobre a sociedade e o meio ambiente e proporcional um ambiente
sustentável de longo prazo.
2.2.3 Metas
As principais metas da drenagem urbana são:
14
Eliminar os alagamentos na cidade para o risco e cenário de ocupação de
projeto;
Minimizar a poluição do escoamento pluvial, garantindo a
sustentabilidade ambiental dos rios e reservatórios a jusante das áreas
urbanizadas, como o lago Paranoá e outros reservatórios urbanos que
fazem parte do sistema de abastecimento de água;
Eliminar qualquer tipo de ravinamento, erosão e área degradada,
produzidos pelo aumento da velocidade do escoamento pluvial, como
resultado da urbanização.
2.2.4 Estratégias
As principais estratégias são:
Evitar os impactos de novos empreendimentos na cidade sobre a
drenagem urbana, com base em medidas não-estruturais: melhoria do
gerenciamento e a aplicação da legislação de controle dos impactos na
drenagem urbana;
Atingir as metas do controle da drenagem urbana com relação ao
impacto existente na cidade com base em duas medidas:
(a) medidas estruturais em cada bacia urbana;
(b) cobrança de uma taxa de drenagem de compensação por impactos
individuais.
15
3 CRITÉRIOS DE PROJETO
3.1 Terminologia e conceitos
Alguns dos termos empregados são definidos a seguir visando um melhor
entendimento dos elementos utilizados nos projetos de drenagem urbana.
3.1.1 Sistema de drenagem
Os sistemas de drenagem são definidos como na fonte, microdrenagem e
macrodrenagem. A drenagem na fonte é definida pelo escoamento que ocorre no
lote, condomínio ou empreendimento individualizado (como lote), estacionamentos,
área comercial, parques e passeios.
A microdrenagem é definida pelo sistema de condutos pluviais ou canais em
um loteamento ou de rede primária urbana. Este tipo de sistema de drenagem é
projetado para atender a drenagem de precipitações com risco moderado.
A macrodrenagem envolve os sistemas coletores de diferentes sistemas de
microdrenagem. Quando é mencionado o sistema de macrodrenagem, as áreas
envolvidas são de pelo menos da ordem de 2 km² ou 200 ha. Estes valores não devem
ser tomados como absolutos porque a malha urbana pode possuir as mais diferentes
configurações.
O sistema de macrodrenagem deve ser projetado com capacidade superior ao
de microdrenagem, com riscos de acordo com os prejuízos humanos e materiais
potenciais.
Na verdade, o que tem caracterizado este tipo de definição é a metodologia
utilizada para a determinação da vazão de projeto. O Método Racional tem sido
utilizado para a estimativa das vazões na microdrenagem, enquanto os modelos
hidrológicos que determinam o hidrograma do escoamento são utilizados para as
obras de macrodrenagem. Justamente por ser uma metodologia com simplificações e
16
limitações, o Método Racional pode ser utilizado somente para bacias com áreas de
até 2 km² (que está de acordo com a definição anteriormente mencionada).
3.1.2 Escoamento e condicionantes de projeto
O escoamento em um rio ou canalização depende de vários fatores que podem
ser agregados em dois conjuntos:
Condicionantes de jusante: Os condicionantes de jusante atuam no
sistema de drenagem de forma a modificar o escoamento a montante. Os
condicionantes de jusante podem ser: estrangulamento do rio devido a pontes,
aterros, mudança de seção, reservatórios, oceano. Esses condicionantes
reduzem a vazão de um rio independentemente da capacidade local de
escoamento;
Condicionantes locais: definem a capacidade de cada seção do rio de
transportar uma quantidade de água. A capacidade local de escoamento
depende da área, da seção, da largura, do perímetro e da rugosidade das
paredes. Quanto maior a capacidade de escoamento, menor o nível de água.
Para exemplificar este processo, pode-se usar uma analogia com o tráfego de
uma avenida. A capacidade de tráfego de automóveis de uma avenida, em uma
determinada velocidade, depende da sua largura e número de faixas. Quando o
número de automóveis é superior a sua capacidade, o tráfego torna-se lento e ocorre
congestionamento. Em um rio, à medida que chega um volume de água superior a sua
capacidade, o nível sobe e inunda as áreas ribeirinhas. Portanto, o sistema está
limitado, nesse caso, à capacidade local de transporte de água (ou de automóveis).
Considere, por exemplo, o caso de uma avenida que tem uma determinada
largura, com duas faixas em um sentido; no entanto, existe um trecho em que as duas
faixas se transformam em apenas uma. Há um trecho de transição, antes de chegar na
mudança de faixa, que obriga os condutores a reduzirem a velocidade dos carros,
criando um congestionamento - não pela capacidade da avenida naquele ponto, mas
17
pelo que ocorre no trecho posterior. Neste caso, a capacidade está limitada pela
transição de faixas (que ocorre a jusante) e não pela capacidade local da avenida. Da
mesma forma, em um rio, se existe uma ponte, aterro ou outra obstrução, a vazão de
montante é reduzida pelo represamento de jusante e não pela sua capacidade local.
Com a redução da vazão, ocorre aumento dos níveis, provocando o efeito muitas
vezes denominado de remanso.
O trecho de transição, que sofre efeito de jusante depende de fatores que
variam com o nível, declividade do escoamento e capacidade do escoamento ao longo
de todo o trecho.
O escoamento pode acontecer de acordo com dois regimes: regime
permanente ou não-permanente. O escoamento permanente é utilizado para projeto,
geralmente com as vazões máximas previstas para um determinado sistema
hidráulico. O regime não-permanente permite conhecer os níveis e vazões ao longo
do rio e no tempo, representando a situação real. Geralmente uma obra hidráulica
que depende apenas da vazão máxima é dimensionada para condições de regime
permanente e verificada em regime não– permanente.
O escoamento numa canalização pode possuir pressão a superfície livre,
quando é igual à pressão da gravidade ou escoamento sob pressão, quando é
diferente da gravidade. Os escoamentos mencionados acima podem ser não-
permanentes e estar sob pressão quando a vazão atinge um valor superior a sua
capacidade. Num sistema de drenagem isto pode ocorrer em alguns trechos e outros
estarem à superfície livre.
3.1.3 Risco e incerteza
O risco de uma vazão ou precipitação é entendido neste manual como a
probabilidade (p) de ocorrência de um valor igual ou superior num ano qualquer. O
tempo de retorno (Tr) é o inverso da probabilidade p e representa o tempo, em
média, que este evento tem chance de se repetir.
18
p
1Tr (3.1)
Para exemplificar, considere um dado que tem seis faces (números 1 a 6).
Numa jogada qualquer, a probabilidade de sair o número 4 é p=1/6 (1 chance em seis
possibilidades). O tempo de retorno é, em média, o número de jogadas que o número
desejado se repete. Nesse caso, usando a equação 3.1 acima fica T = 1/(1/6)=6.
Portanto, em média, o número 4 se repete a cada seis jogadas. Sabe-se que esse
número não ocorre exatamente a cada seis jogadas, mas se jogarmos milhares de
vezes e tirarmos a média, certamente isso ocorrerá. Sendo assim, o número 4 pode
ocorrer duas vezes seguidas e passar muitas sem ocorrer, mas na média se repetirá
em seis jogadas. Fazendo uma analogia, cada jogada do dado é um ano para as
enchentes. O tempo de retorno de 10 anos significa que, em média, a cheia pode se
repetir a cada 10 anos ou em cada ano esta enchente tem 10% de chance de ocorrer.
O risco ou a probabilidade de ocorrência de uma precipitação ou vazão igual ou
superior num determinado período de n anos é:
nn )p1(1P (3.2)
Por exemplo, qual a chance da cheia de 10 anos ocorrer nos próximos 5 anos?
Ou seja, deseja-se conhecer qual a probabilidade de ocorrência para um período e
não apenas para um ano qualquer. Neste caso,
41% ou 41,0)10/11(1P 5n
A probabilidade ou o tempo de retorno é calculado com base na série histórica
observada no local. Para o cálculo da probabilidade, as séries devem ser
representativas e homogêneas no tempo. Quando a série é representativa, os dados
existentes permitem calcular corretamente a probabilidade.
19
A série é homogênea, quando as alterações na bacia hidrográfica não
produzem mudanças significativas no comportamento da mesma e, em consequência,
nas estatísticas das vazões do rio.
Em projeto de áreas urbanas, como haverá alterações na bacia, o risco adotado
se refere à ocorrência de uma determinada precipitação e não necessariamente da
vazão resultante, que é consequência da precipitação em combinação com outros
fatores da bacia hidrográfica. Desta forma, quando não for referenciado de forma
específica neste texto, o risco citado é sempre o da precipitação envolvida.
O risco adotado para um projeto define a dimensão dos investimentos
envolvidos e a segurança quanto às enchentes. A análise adequada envolve um
estudo de avaliação econômica e social dos impactos das enchentes para a definição
dos riscos. No entanto, esta prática é inviável devido ao alto custo do próprio estudo,
principalmente para pequenas áreas.
3.2 Regulamentação
A regulamentação é estabelecida para controlar o impacto dos novos
empreendimentos e reformas, que venham solicitadas ao governo do Distrito Federal.
Estas normas se baseiam no controle de vazão máxima, qualidade da água e erosão. A
Tabela 3.1 caracteriza a relação entre os impactos, objetivos, ação e a regulamentação
possível.
20
Tabela 3.1. Impactos e regulamentação sobre o escoamento pluvial (TUCCI & MELLER,
2007).
Efeito Impactos Objetivo Ação Regulamentação
Recarga do
Aquífero
Diminuição do
lençol freático e
da vazão de base
Manter os níveis
anuais médios
de recarga e a
vazão de base.
Infiltração na
área
desenvolvida
Garantir a
recarga média
anual de acordo
com os tipos de
solo da região
Qualidade da
água
Aumento da
carga de
poluentes na
água pela
lavagem das
superfícies
urbanizadas
Reduzir a 80%
da carga da
qualidade da
água devido a
eventos pluviais
Tratar o volume
dos sólidos
suspensos das
superfícies
urbanas1
O controle é
realizado para o
volume da chuva
de 1 a 2 anos e
24 horas ou um
volume
correspondente a
90% dos eventos
anuais.
Erosão e
assoreamento
Erosão do leito
dos canais devido
ao aumento da
vazão e
velocidade
Reduzir a
energia do
escoamento
Restringir a
vazão pré-
desenvolviment
o e dissipar a
energia através
de reservatórios
ou dissipadores
O controle é
realizado
armazenando a
chuva de 1 a 2
anos de 24 horas.
No Anexo II é apresentada a legislação definida para controle da vazão dos
empreendimentos de drenagem urbana no Distrito Federal. Um resumo dos critérios
é apresentado na Tabela 3.2 e Tabela 3.3.
21
Tabela 3.2. Critérios da regulamentação para controle da drenagem urbana adotados no
Distrito Federal.
Impactos Critério Medidas
Vazão máxima A vazão máxima específica para novas áreas impermeáveis deve ser menor ou igual a 24,4 l/(s.ha).
Para controle com volume em área inferior a 100 ha o volume deve ser menor ou igual a V = 4,705.A.AI. A área impermeável pode ser compensada por dispositivos de infiltração (Tabela 3.3).
Aumento da velocidade
A velocidade após o novo empreendimento para a rede a jusante deve ser menor ou igual à existente antes do empreendimento.
Verificação da velocidade antes e depois do projeto quando entra na rede pública.
Qualidade da água
A carga de poluentes da área urbanizada deve ser reduzida em 80% após a urbanização
O critério é de armazenar o escoamento superficial correspondente a chuva de 90% de duração, que em Brasília corresponde a 22,5 mm.
3.2.1 Vazão máxima
A vazão específica dos novos empreendimentos está limitada a 24,4 l/(s.ha),
para evitar o aumento da vazão devido à impermeabilização.
Volume para manter a vazão de pré-desenvolvimento
Para áreas menores ou iguais a 100 ha o reservatório é utilizado como
alternativa de controle, a formulação a ser usada é:
AI.705,4A
V (3.3)
Onde V/A é o volume dividido pela área de contribuição em m3/ha; AI é a
proporção de área impermeável em %. Esta área pode ser reduzida pelo uso dos
dispositivos da Tabela 3.3.
Tabela 3.3. Fatores da redução da área impermeável pelo uso de sistemas de infiltração.
22
Dispositivo Fator de redução da área impermeável (k)1 %
Pavimentos permeáveis 60
Desconexão das calhas de telhado para superfícies permeáveis com drenagem
40
Desconexão das calhas de telhado para superfícies permeáveis sem drenagem
80
Trincheiras de infiltração 80
1 – A área impermeável resultante Ai da área coberta com o dispositivo Ad, fica: Ai = (1-k/100)xAd.
3.2.2 Qualidade da água
A contaminação da água pluvial ocorre pela lavagem das superfícies e o
transporte de sólidos. Grande parte dos poluentes está agregada aos sedimentos.
Reduzindo os sedimentos é possível reduzir os poluentes pluviais.
A regulação sobre qualidade da água visa o tratamento da água pluvial para
evitar a poluição e os prejuízos à vida dos sistemas aquáticos. O objetivo é o
tratamento da qualidade considerando os diferentes tipos de poluentes observados
na água pluvial.
Grande parte da poluição que vem na água pluvial é recolhida na primeira
parte da chuva. Esta parcela da chuva varia desde 12,5 mm a 40 mm dependendo das
condições e frequência. Neste caso o importante é o número de eventos por ano e a
quantidade de volume em cada evento (parte inicial da chuva) encaminhado para
retenção. Retendo este volume no reservatório, os sedimentos e poluentes existentes
no volume se depositam e reduzem a carga existente na água para jusante. Portanto,
existem dois fatores relacionados com este problema: o volume de água retido,
relacionado com a chuva inicial, e o tempo que este volume deverá ficar na retenção.
Algumas metas devem ser traçadas para caracterizar o objetivo de retirada do
poluente das águas pluviais. A prática americana através da EPA identificou que
tratando uma parcela dos sólidos suspensos do escoamento pluvial o objetivo de
23
reduzir a carga em 80% do escoamento pluvial é atingido (USEPA, 1993). Esta meta
pode ser atingida retendo uma parcela da chuva inicial do maior número de eventos
do ano. Isto pode ser obtido retendo um valor específico de chuva (representativo do
maior número de eventos) ou um valor relacionado com um determinado risco.
A regulação adotada pela EPA estabelece que tratando o escoamento pluvial
gerado pela precipitação correspondente a 2 anos de tempo de retorno e duração de
24 horas esta meta é atingida. Outros autores mostraram que para tempos de retorno
menor que este a meta pode ser atingida (ROESNER, 1991; PITT, 1989).
Analisando as chuvas de Brasília, estimou-se que para 22,5 mm as
precipitações da cidade são menores ou iguais a este valor em 95% do tempo, para os
valores anuais, e 90%, para o período chuvoso.
O volume adicional para controle da qualidade da água é:
Vqa = 33,8 + 180.Ai (3.4)
Sendo Vqa (m3/ha) e Ai a área impermeável entre 0 e 1. Esta equação mostra
que mesmo com uma área impermeável nula é necessário um pequeno volume (39,3
m3/ha) para o escoamento superficial resultante do balanço da infiltração da área.
Para uma área totalmente impermeável o volume sobre para 248,8 m3/ha.
Para esvaziar este volume em 24 horas a vazão de saída dos dispositivos para
este volume é estimada em:
Q = vqa.Ad/8,64 (3.5) Onde Q é obtido em m3/s; Ad é a área de drenagem em ha.
3.2.3 Erosão e sedimentos
Toda a bacia hidrográfica gera sedimentos devido ao efeito da energia da chuva
sobre o solo que produz os sedimentos e transporta pelo sistema de drenagem. Outra
parcela dos sedimentos pode ser gerada pela erosão das margens dos rios. Quando a
velocidade do escoamento é inferior a capacidade de transporte os sedimentos se
depositam nos condutos e canais obstruindo o escoamento.
24
Quando ocorre a ocupação de uma nova área a erosão do solo aumenta
quando:
Os novos loteamentos são abertos e é retirada a cobertura do solo
permitindo maior erosão;
Canteiros de obras tendem a aumentar a erosão falta de proteção das
superfícies e transporte de material usado na construção;
Aumento da velocidade de novas construções criando condições de
erosão para jusante.
Parte dos sólidos é controlada pelo reservatório que controla a qualidade da
água, como o terceiro item acima, na medida em que é construída a jusante dos
empreendimentos, reduzindo o impacto para jusante. No caso dos dois primeiros
itens acima, é necessário desenvolver um manual para construção civil e normas de
construção para minimizar este impacto. Este manual faz parte dos produtos a serem
desenvolvidos nos programas no plano.
3.3 Concepção da drenagem
Os principais critérios de projeto em drenagem urbana envolvem o seguinte:
Abrangência espacial e magnitude;
Cenários de projeto;
Princípios e estratégias de projeto da drenagem urbana, destacados nos
itens 2.2.1 e 2.2.4;
Critérios de projeto e funções dos elementos.
3.3.1 Abrangência espacial e magnitude
Na análise dos projetos de drenagem devem-se considerar os diferentes níveis,
que são:
25
Na fonte (capítulo 5): que envolvem projetos de empreendimentos
individuais de áreas limitadas;
Microdrenagem (capítulo 6): quando tratam do projeto de arruamento e
drenagem que integram mais de um projeto individualizado de uma área
pequena;
Macrodrenagem (capítulo 7): que representa os projetos que integram as
microdrenagens num eixo maior de escoamento da cidade;
A dimensão de cada um destes elementos podem mesmo variar de uma região
para outra em função das especificidades.
A macrodrenagem é dimensionada considerando toda a sub-bacia urbana e
não trechos isolados. Isto é essencial para seja evitada a transferência de impacto. A
drenagem na fonte e na microdrenagem deve ser dimensionada considerando as
capacidades existentes na macrodrenagem, evitando aumentar a vazão. Os projetos
não podem ser vistos isoladamente e não podem transferir aumento de vazão ou
impacto da qualidade da água e erosão.
3.3.2 Cenários de projeto
Os cenários de projeto envolvem:
Ocupação atual e futura da bacia hidrográfica
Os projetos de drenagem devem considerar no seu cenário de análise a
ocupação futura da bacia hidrográfica prevista no Plano Diretor Urbano. O DF não
possui um controle na fonte do aumento do escoamento. É essencial que isto seja
desenvolvido para que a vazão não aumente nos projetos de microdrenagem
impactando a macrodrenagem. Este aspecto não é abordado no termo de referência.
O risco de projeto
Na Tabela 3.4 são apresentados os riscos recomendados para os projetos de
drenagem urbana. O projetista deve procurar definir o risco do projeto considerando
o seguinte:
26
Escolher o limite superior do intervalo da tabela quando envolverem grandes
riscos de interrupção de tráfego, prejuízos materiais, potencial interferência
em obras de infraestrutura como subestações elétricas, abastecimento de
água, armazenamento de produtos danosos quando misturado com água e
hospitais;
Quando existir risco de vida humana deve-se buscar definir um programa de
defesa civil e alerta além de utilizar o limite de 100 anos para o projeto.
Tabela 3.4. Tempo de retorno para projetos de drenagem urbana.
Sistema Característica Intervalo Tr (anos)
Valor frequente (anos)
Microdrenagem Residencial 2 – 5 2
Comercial 2 – 5 5
Áreas de prédios públicos
2 – 5 5
Aeroporto 5 – 10 5
Áreas comerciais e Avenidas
5 – 10 10
Macrodrenagem 10 - 25 10
Zoneamento de áreas ribeirinhas
5 - 100 100*
* limite da área de regulamentação
3.3.3 Vazão de projeto
O método racional foi escolhido como método para o cálculo da vazão máxima
de saída para um determinado risco relacionado com a chuva da área em estudo.
A vazão máxima é obtida pelo método Racional, por
Q = 0,278.C.I. A. (3.6)
27
Onde Q é obtido em m3/s, C é o coeficiente de escoamento, I é a intensidade
chuva em mm; e A é a área da bacia em km2.
A precipitação deve ser determinada para um tempo de retorno escolhido que
corresponde ao risco da chuva e a duração correspondente ao tempo de
concentração da bacia. Estes fatores são indicados abaixo.
Os parâmetros de projeto estabelecem os condicionantes de aplicação do
método de acordo o tamanho da bacia, precipitação, coeficiente de escoamento,
tempo de concentração
Tamanho da bacia: É recomendável o uso do método racional até 200 ha. Para
áreas maiores “deverão ser utilizados outros métodos, como o do hidrograma unitário
e de modelos de transformação de chuva em deflúvio”. O limite da área de drenagem
para o método racional depende de vários fatores como a distribuição temporal e
espacial da chuva e tempo de concentração da bacia.
Precipitação: A Intensidade x duração x frequência para Brasília é a seguinte:
884,0
207,0
)11t(
T.70,1574I
(3.7)
Onde T é o tempo de retorno em anos, t é a duração em minutos e I é a
intensidade em mm/h.
Coeficiente de Escoamento: O coeficiente de escoamento utilizado no método
racional depende das seguintes características: solo; cobertura; tipo de ocupação;
tempo de retorno; intensidade da precipitação.
O coeficiente de escoamento varia com a magnitude da precipitação, já que
representa a parcela da chuva que gera escoamento. Na medida em que a
precipitação aumenta o coeficiente de escoamento deve aumentar porque a
infiltração foi atendida. Geralmente o coeficiente de escoamento das tabelas é
aceitável para 2 a 5 anos, que são os riscos dos dados utilizados na sua determinação.
28
Os valores superiores da tabela correspondem aos tempos de retorno maiores e os
menores para o tempo de retorno menor.
Existem várias tabelas para a determinação do coeficiente de escoamento de
acordo com as superfícies urbanas. Estas alternativas são: Com base no detalhamento
das áreas; com base em valor médio por superfícies maiores.
(a) Detalhamento das áreas: Este coeficiente pode ser determinado para
pequenas áreas ou para bacias agregadas considerando o peso de cada área no
cálculo final do coeficiente médio de uma sub-bacia.
C =
i
ii
A
CA (3.8)
Onde o valor de Ci e Ai são de cada área i.
De forma geral o coeficiente de escoamento pode ser expresso por :
C = Cp + (Ci-Cp) Ai (3.9)
Onde Cp é o coeficiente de escoamento para áreas permeáveis e Ci é o
coeficiente de escoamento para área impermeável, geralmente adotado em 0,95 e Ai
a área impermeável.
Os valores de Cp podem ser estimados com base nos valores da Tabela 3.5.
Este coeficiente também pode ser estimado com base nas tabelas do SCS de acordo
com o descrito a seguir.
O valor de Cp representa o coeficiente de escoamento de uma superfície
permeável pode ser estimada com base na equação do SCS (SCS, 1975)
P
1].
S8,0P
)S2,0P([C
2
p
(3.10)
Onde P é a precipitação total do evento em mm; S é o armazenamento, que
está relacionado com o parâmetro que caracteriza a superfície (CN) por
29
254CN
25400S (3.11)
Tabela 3.5.Valores de Cp
Fonte Cp
Grama (solo arenoso) ASCE, 1969 0,05 a 0,20
Grama (solo pesado) ASCE, 1969 0,13 a 0,35
Matas, parques e campos de esporte (WILKEN, 1978) 0,05 – 0,20
Equação Schueller (USA, 44 bacias) 0,05
Equação Urbonas et al. (1990)(USA, 60 bacias) 0,04
Equação Tucci (Brasil, 11 bacias) 0,047
USANDO Soil Conservation Service 0,025 – 0,31
1 – Estes valores foram estimados para eventos frequentes o que indica que são válidos para riscos de 2 a 5 anos. Para riscos maiores o valor de C aumenta.
O valor de CN depende do tipo de solo e características da superfície. A
precipitação total do evento para o método racional é:
P = I. tc (3.12)
Onde I é a intensidade em mm/h e tc o tempo de concentração em horas.
(b) Valor médio de superfícies maiores: Estes valores são apresentados na
Tabela 3.6 de acordo com a literatura.
30
Tabela 3.6. Valores recomendados do coeficiente de escoamento (adaptado de ASCE, 1969
e WILKEN, 1978).
Descrição da área C
Área Comercial/Edificação muito densa:
Partes centrais, densamente construídas, em cidade com ruas e calçadas pavimentadas
0,70 - 0,95
Área Comercial/Edificação não muito densa:
Partes adjacentes ao centro, de menor densidade de habitações, mas com ruas e calçadas pavimentadas
0,60 - 0,70
Área Residencial:
Residências isoladas; com muita superfície livre 0,35 - 0,50
Unidades múltiplas (separadas); partes residenciais com ruas macadamizadas ou pavimentadas
0,50 - 0,60
Unidades múltiplas (conjugadas) 0,60 - 0,75
Lotes com > 2.000 m2 0,30 - 0,45
Áreas com apartamentos 0,50 - 0,70
Área industrial:
Indústrias leves 0,50 - 0,80
Indústrias pesadas 0,60 - 0,90
Outros:
Matas, parques e campos de esporte, partes rurais, áreas verdes, superfícies arborizadas e parques ajardinados
0,05 – 0,20
Parques, cemitérios; subúrbio com pequena densidade de construção 0,10 - 0,25
Playgrounds 0,20 - 0,35
Pátios ferroviários 0,20 - 0,40
Áreas sem melhoramentos 0,10 - 0,30
Recomendamos que fique a critério do projetista a escolha e a definição do
coeficiente de escoamento, mas que considere a ponderação das áreas de acordo
com a equação 3.8.
31
O fator de correção do coeficiente de escoamento de acordo com o tempo de
retorno pode ser obtido de acordo com a Tabela 3.7.
Tabela 3.7. Coeficiente multiplicador do coeficiente de escoamento de acordo com o tempo
de retorno (WRIGHT-MACLAUGHIN, 1969).
Tempo de retorno (anos) Multiplicador
2 a 10 1,0
25 1,1
50 1,2
100 1,25
3.4 Projeto de Drenagem Urbana
Um projeto de drenagem urbana deve possuir os seguintes componentes
principais (Figura 3.1):
1. Projeto arquitetônico, paisagístico e viário da área: envolve o planejamento
da ocupação da área em estudo.
2. Definição das alternativas de drenagem e das medidas de controle: devem
ser realizadas para manutenção das condições anteriores ao desenvolvimento, com
relação à vazão máxima de saída do empreendimento. As alternativas propostas
podem ser realizadas em conjunto com a atividade anterior, buscando compatibilizar
com os condicionantes de ocupação;
3. Determinação das variáveis de projeto para as alternativas de drenagem
em cada cenário: os cenários analisados devem ser a situação anterior ao
desenvolvimento e após a implantação do projeto. O projeto dentro destes cenários
varia com a magnitude da área e do tipo de sistema (fonte, micro ou
macrodrenagem). As variáveis de projeto são a vazão máxima ou hidrograma dos dois
cenários, as características básicas dos dispositivos de controle e a carga de qualidade
da água resultante do projeto.
32
4. Projeto da alternativa escolhida: envolve o detalhamento das medidas de
controle no empreendimento, inclusive a definição das áreas impermeáveis máximas
projetadas para cada lote, quando o projeto for de parcelamento do solo.
Projeto arquitetônico, viário epaisagismo da área do projeto
Definição das alternativas de drenageme seu controle
Determinação das variáveis: vazão ecargas resultantes dos cenários de pré-
desenvolvimento e após odesenvolvimento
Altera o projeto?
Dimensionamento dosdispositivos
Sim
Não
Figura 3.1. Sequência para desenvolvimento do projeto.
3.5 Alternativas de controle para a rede de drenagem pluvial
As medidas de controle para as redes de drenagem urbana devem possuir dois
objetivos básicos: controle do aumento da vazão máxima e melhoria das condições
ambientais.
As medidas de controle do escoamento podem ser classificadas, de acordo com
sua ação na bacia hidrográfica, em:
33
Distribuída ou na fonte: é o tipo de controle que atua sobre o lote, praças e
passeios;
Na microdrenagem: é o controle que age sobre o hidrograma resultante de um
parcelamento ou mesmo mais de um parcelamento, em função da área;
Na macrodrenagem: é o controle sobre áreas acima de 2km2 ou dos principais
riachos urbanos.
As principais medidas de controle são:
Aumento da infiltração através de dispositivos como pavimentos permeáveis, valo
de infiltração, plano de infiltração, entre outros. Estas medidas contribuem para a
melhoria ambiental, reduzindo o escoamento superficial das áreas impermeáveis.
Este tipo de medida é aplicado somente na fonte.
Armazenamento: o armazenamento amortece o escoamento, reduzindo a vazão
de pico. O reservatório urbano pode ser construído na escala de lote,
microdrenagem e macrodrenagem. Os reservatórios de lotes são usados quando
não é possível controlar na escala de micro ou macrodrenagem, já que as áreas já
estão loteadas. Os reservatórios de micro e macrodrenagem podem ser de
detenção, quando é mantido a seco e controla apenas o volume. O reservatório é
de retenção quando é mantido com lâmina de água e controla também a
qualidade da água, mas exige maior volume. Os reservatórios de detenção
também contribuem para a melhoria da qualidade da água, se parte do volume
(primeira parte do hidrograma) for mantida pelo menos 24 horas na detenção.;
Aumento da capacidade de escoamento: mudando variáveis como área,
rugosidade da seção do escoamento e a declividade, é possível aumentar a vazão e
reduzir o nível. Esta solução, muito utilizada, apenas transfere para jusante o
aumento da vazão, exigindo aumento da capacidade ao longo todo o sistema de
drenagem, aumentando exponencialmente o custo.
34
4 MEDIDAS SUSTENTÁVEIS NA FONTE
4.1 Critérios
O dimensionamento da drenagem proveniente de um lote, condomínio ou
outro empreendimento individualizado, estacionamento, parques e passeios são
denominados aqui de drenagem na fonte. De acordo com a legislação, a drenagem
desta área deve possuir uma vazão máxima de saída igual ou menor que a vazão
máxima de pré-desenvolvimento. A legislação pertinente é apresentada no Anexo I,
onde são especificados os procedimentos para áreas de acordo com seu tamanho.
Para as áreas menores que 100 ha, o dimensionamento pode ser realizado com
equações gerais para o município (que já embutem a precipitação e os limites de
vazão). Para áreas maiores é necessário um estudo hidrológico específico.
No item seguinte são apresentados os elementos técnicos do decreto e os
procedimentos para dimensionamento, considerando desenvolvimentos com área
menor ou igual a 100 ha. Também são descritos os dispositivos que podem ser
utilizados associados com este controle. No capítulo seguinte são descritos os
métodos utilizados para o controle das áreas maiores que 100 ha.
4.2 Dimensionamento da drenagem pluvial na fonte
Para evitar impactos devido a urbanização, a legislação prevê que o controle
possa ser realizado dentro do lote ou no loteamento. As normas indicam que:
1. A vazão de saída do novo empreendimento deve ser mantida igual ou
menor que a vazão de pré-desenvolvimento;
2. A vazão de pré-desenvolvimento foi determinada para o Distrito Federal
segundo a resolução da Adasa 24,4 l/(s.ha);
35
3. Para manter a vazão de pré-desenvolvimento existem várias alternativas.
A norma estabelece que (veja fluxograma na Figura 4.1):
3.a Para uso de reservatórios e área de drenagem menor ou igual a 100
ha o cálculo é realizado por:
V = 4,705 A. AI (4.1)
Onde: V: volume em m3; A: área drenada para jusante do
empreendimento (ha); AI: área impermeável que drena a precipitação para os
condutos pluviais (% da área total A).
As normas permitem a redução do volume se houverem medidas dentro
do empreendimento tais como: áreas de infiltração; pavimentos permeáveis e
trincheiras de infiltração (Tabela 4.1).
3.b Para projetos com áreas maiores que 100 ha é solicitado um estudo
hidrológico específico;
4. Para a verificação da possibilidade de uso de dispositivos de infiltração
utilize os critérios apresentados na Tabela 4.2 (ou no item 4.4);
5. O dimensionamento dos dispositivos selecionados (reservatórios e/ou
aumento da infiltração) é realizado com base nos elementos
apresentados no item a seguir.
Tabela 4.1. Percentagem de reduções da área impermeável permitida pelo Decreto.
Tipo de medida Redução da área
impermeável em %
Drenagem de 100% de superfície impermeável para uma área de infiltração com drenagem
40
Drenagem de 100% de superfície impermeável para uma área de infiltração sem drenagem
80
Drenagem de 100% da superfície impermeável para pavimento permeável
80
36
Tipo de medida Redução da área
impermeável em %
Drenagem de 100% da superfície impermeável para trincheira de infiltração
80
Figura 4.1. Fluxograma das atividades do projeto.
37
Tabela 4.2. Dispositivos de infiltração e percolação.
Dispositivo Características Vantagens Desvantagens Condicionantes físicos para a utilização da
estrutura
Planos e Valos de
Infiltração com
drenagem
Gramados, áreas com seixos ou
outro material que permita a
infiltração natural
Permite infiltração de parte da água para o subsolo. O decreto
permite reduzir a área impermeável do
escoamento que drena para o plano em 40%
Para planos com declividade > 0,1% a quantidade de água infiltrada é
pequena e não pode ser utilizado para reduzir a área impermeável; o
transporte de material sólido para a área de infiltração pode reduzir sua
capacidade de infiltração
Profundidade do lençol freático no período chuvoso maior que 1,20 m. A camada
impermeável deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltração do solo quando saturado não deve ser menor que
7,60 mm/h.
Planos e Valos de
Infiltração sem
drenagem
Gramados, áreas com seixos ou
outro material que permita a
infiltração natural
Permite infiltração da água para o sub-solo. O
decreto permite reduzir a área impermeável do
escoamento que drena para o plano em 80%
O acúmulo de água no plano durante o período chuvoso não permite
trânsito sobre a área. Planos com declividade que permita escoamento
para fora do mesmo.
Profundidade do lençol freático no período chuvoso maior que 1,20 m. A camada
impermeável deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltração do solo quando saturado não deve ser menor que
7,60 mm/h.
Pavimentos permeáveis
Superfícies construídas de
concreto, asfalto ou concreto vazado
com alta capacidade de
infiltração
Permite infiltração da água. O decreto permite
reduzir a área impermeável do
escoamento que drena para o plano em 80%
Não deve ser utilizado para ruas com tráfego intenso e/ou de carga pesada,
pois a sua eficiência pode diminuir.
Profundidade do lençol freático no período chuvoso maior que 1,20 m. A camada
impermeável deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltração do solo quando saturado não deve ser menor que
7,60 mm/h.
Poços de Infiltração,
trincheiras de infiltração e
bacias de percolação
Volume gerado no interior do solo que permite armazenar
a água e infiltrar
Redução do escoamento superficial e
amortecimento em função do
armazenamento
Pode reduzir a eficiência ao longo do tempo dependendo da quantidade de material sólido que drena para a área.
Profundidade do lençol freático no período chuvoso maior que 1,20 m. A camada
impermeável deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltração do solo quando saturado não deve ser menor que
7,60 mm/h. Para o caso de bacias de percolação a condutividade hidráulica
saturada não deve ser menor que 2.10-5 m/s.
38
4.3 Tipos de dispositivos de redução do escoamento superficial
O controle na fonte pode usar diferentes dispositivos que mantenham a vazão
de saída do lote ou loteamento a valor igual ou menor que a vazão de pré-
desenvolvimento. Os dispositivos que podem ser utilizados são os que:
Aumentam a área de infiltração através de: valos, poços e bacias de
infiltração, trincheiras de infiltração ou bacias de percolação,
pavimentos permeáveis e mantas de infiltração (descritos a seguir no
item 4.3). O benefício do uso desta medida é de recuperar a recarga e
para o proprietário a redução da taxa de drenagem;
Armazenam temporariamente a água em reservatórios locais (item 4.5).
4.4 Infiltração e percolação
4.4.1 Critérios para escolha das estruturas de infiltração ou percolação
No projeto da urbanização de uma área, a preservação da infiltração da
precipitação permite manter condições mais próximas possíveis das condições
naturais.
Os dispositivos usuais de infiltração são: pavimentos permeáveis, mantas ou
planos de infiltração, valos de infiltração, bacias de infiltração, poços de infiltração. Os
dispositivos de percolação são: bacias de percolação ou trincheiras.
As vantagens e desvantagens dos dispositivos que permitem maior infiltração e
percolação são as seguintes (URBONAS & STAHRE, 1993):
Redução das vazões máximas à jusante;
Redução do tamanho dos condutos;
Aumento da recarga do aquífero;
Preservação da vegetação natural;
Redução da poluição transportada para os rios;
39
Impermeabilização do solo de algumas áreas pela falta de manutenção;
Aumento do nível do lençol freático, atingindo construções em subsolo.
Os dispositivos de infiltração e percolação são apresentados na tabela 4.2 com
as suas características principais descritas a seguir.
Infiltração direta: Segundo Urbonas & Stahre (1993), sob as seguintes
condições, a disposição de águas pluviais por infiltração não é recomendada:
Profundidade do lençol freático no período chuvoso menor que 1,20 m,
abaixo da superfície infiltrante;
Camada impermeável a 1,20 m ou menos da superfície infiltrante;
A superfície infiltrante está preenchida (ao menos que este
preenchimento seja de areia ou cascalho limpos);
Os solos superficiais e subsuperficiais são classificados, segundo o SCS,
como pertencentes ao grupo hidrológico D, ou a taxa de infiltração
saturada é menor que 7,60 mm/h, como relatado pelas pesquisas de
solo do SCS;
Caso estas condições não excluam o local, é realizada uma segunda avaliação,
usando o método desenvolvido pela Swedish Association for Water and Sewer Works
(1983) apud Urbonas & Stahre (1993), que é:
Se o total for menor que 20, o local deve ser descartado;
Entre 20 e 30, o local é um candidato a receber um dispositivo de
infiltração;
Se o total for maior que 30, o local pode ser considerado excelente.
O Quadro 4.1 fornece os valores dos pontos de acordo com cada característica.
Percolação: Urbonas & Stahre (1993) identificam as seguintes condições nas
quais não podem ser utilizadas as trincheiras de infiltração e percolação:
40
Profundidade do lençol freático no período chuvoso menor que 1,20 m,
abaixo do fundo do leito de percolação;
Camada impermeável a 1,20 m ou menos do fundo do leito de
percolação;
O leito de percolação está preenchido (ao menos que este
preenchimento seja de areia ou cascalho limpos);
Os solos superficiais e subsuperficiais são classificados, segundo o SCS,
como pertencentes aos grupos hidrológicos C ou D, ou a condutividade
hidráulica saturada dos solos é menor que 2.10-5 m/s.
Da mesma forma que para o caso de infiltração, se estas condições não
excluírem o local onde se deseja colocar um dispositivo de percolação, deve ser feita
uma avaliação usando o método desenvolvido pela Swedish Association for Water and
Sewer Works (1983). O Quadro 4.1 indica a pontuação.
Para testar se o local é um candidato a uma estrutura do tipo desejado,
preenche-se o modelo de procedimento de projeto chamado “Verificação preliminar
da aplicabilidade para estruturas somente de infiltração – parte 1” para o caso de
estruturas de infiltração, como pavimentos permeáveis, valos de infiltração e bacias
de infiltração, ou “Verificação preliminar da aplicabilidade para estruturas somente de
percolação – parte 1” para o caso de estruturas de percolação como as trincheiras de
infiltração ou bacias de percolação, poços de infiltração, mantas de infiltração.
41
Quadro 4.1. Sistema de pontuação para avaliação de locais de implantação de dispositivos
de infiltração e/ou percolação (URBONAS & STAHRE, 1993)
Características Pontos
1. Razão entre área impermeável contribuinte (AIMP) e área de infiltração (AINF) AINF > 2.AIMP 20
AIMP AINF 2.AIMP 10
0,50.AIMP AINF AIMP 5
Superfícies impermeáveis menores que 0,50.AIMP não devem ser usadas para infiltração
2. Natureza da camada de solo superficial Solos grosseiros com baixa taxa de material orgânico 7
Solo com taxas de matéria orgânica intermediárias 5
Solos granulados finos com alta taxa de material orgânico 0 3. Subsuperficial
Se os solos subsuperficiais são mais grosseiros que os solos da superfície,
associe o mesmo número de pontos daquele dos solos de superfície associado no item 2
Se os solos subsuperficiais são mais granulados finos que os solos da
superfície, use os seguintes pontos:
Cascalho ou areia 7 Areia siltosa ou lemo 5 Silte fino ou argila 0
4. Declividade (S) da superfície de infiltração S < 7 % 5
7 S 20 % 3
S > 20 % 0 4. Cobertura vegetal
Cobertura de vegetação natural, saudável 5
Gramado bem estabelecido 3
Gramado novo 0
Sem vegetação – solo nu - 5 6. Grau de tráfego na superfície de infiltração
Pouco tráfego de pedestres 5
Tráfego de pedestres médio (parque, gramado) 3
Muito tráfego de pedestres (campos esportivos) 0
Em caso de aprovação, passa-se para o modelo de procedimento de projeto
chamado “Verificação preliminar da aplicabilidade de estruturas de infiltração ou
percolação – parte 2”, baseado na tabela do Swendish Association for Water and
42
Sewer Works (1983). No Quadro 4.2 ao Quadro 4.4 são apresentados modelos para
ponderação.
A seguir é apresentado o modelo de procedimento de projeto “Verificação
preliminar da aplicabilidade de estruturas de infiltração ou percolação – parte 2”, que
serve tanto para dar continuidade à avaliação de estruturas de infiltração quanto para
estruturas de percolação.
Esta avaliação final não dispensa uma verificação em campo, sempre que
possível, principalmente se o resultado for “O local pode ser propício”.
43
Quadro 4.2. Modelo para ponderação para superfície de infiltração
Modelo de procedimento de projeto Verificação preliminar da aplicabilidade para estruturas somente de infiltração – parte 1
Projetista: Empresa: Data: Projeto: Localização:
Obs.: cada item possui um fator parcial f, que assume o valor correspondente à alternativa assinalada
1. Profundidade (Prof) do lençol freático no período chuvoso abaixo da superfície
Menor que 1,20 m (Sim ou Não, indicando a profundidade caso seja Não):
Sim f1 = 0 Prof = m
Não f1 = 1
2. Camada impermeável da superfície infiltrante
1,20 m ou menos (assinale Sim ou Não, indicando a profundidade caso seja Não):
Sim f2 = 0 Prof = m
Não f2 = 1
3. A superfície infiltrante está preenchida (assinale Sim ou Não):
Sim
Não f 3 = 1
Preenchimento com areia ou cascalho limpos (caso a anterior seja Sim)
Sim f 3 = 1
Não f 3 = 0
4. Solos das duas camadas é do tipo D, do SCS (assinale Sim ou Não): ou a taxa de infiltração saturada é menor que 7,60 mm/h
Sim f 4 = 0
Não f 4 = 1
5.Fator f global f = f1.f2.f3.f4 f =
6. Conclusão Se f = 1, marcar a opção passar para a parte 2 Se f = 0, marcar a opção não passar para a parte 2
Passar para parte 2
Não passar para parte 2
Observações: Caso a conclusão indique “Não passar para parte 2” significa que o local não é candidato a receber a estrutura de infiltração, devendo ser utilizada outra alternativa.
44
Quadro 4.3. Modelo para ponderação de dispositivo de percolação
Modelo de procedimento de projeto Verificação preliminar da aplicabilidade para estruturas somente de percolação – parte 1
Projetista: Empresa: Data: Projeto: Localização:
Obs.: cada item possui um fator parcial f, que assume o valor correspondente à alternativa assinalada
1. Profundidade (Prof) do lençol freático no período chuvoso abaixo do fundo
Menor que 1,20 m (Sim ou Não, indicando a profundidade caso seja Não):
Sim f1 = 0 Prof = 1,50 m
Não f1 = 1
2. Camada impermeável do fundo do leito de percolação
1,20 m ou menos (assinale Sim ou Não, indicando a profundidade caso seja Não):
Sim f2 = 0 Prof = 1,70 m
Não f2 = 1
3. O leito de percolação está preenchido (Sim ou Não):
Sim
Não f 3 = 1
Preenchimento com areia ou cascalho limpos (caso a anterior seja Sim)
Sim f 3 = 1
Não f 3 = 0
4. Solos das duas camadas é do tipo C ou D, do SCS (Sim ou Não): Ou a condutividade hidráulica saturada é menor que 2.10-5 m/s
Sim f 4 = 0
Não f 4 = 1
5.Fator f global f = f1.f2.f3.f4 f = 1
6. Conclusão Se f = 1, marcar a opção passar para a parte 2 Se f = 0, marcar a opção não passar para a parte 2
Passar para parte 2
Não passar para parte 2
Observações: O local é apropriado para utilização de estrutura de percolação.
45
Quadro 4.4. Modelo de procedimento de projeto
Modelo de procedimento de projeto Verificação preliminar da aplicabilidade de estruturas de infiltração ou percolação – parte 2
Projetista:
Empresa:
Data:
Projeto:
Localização:
1. Área disponível para infiltração Aimp = m2
2. Área impermeável Ainf = m2
Pontos
3.Solo superficial
Mais grosseiro que o da superfície
(mesmo número de pontos daquele do solo de superfície, item 2)
Mais granulados finos
Cascalho ou areia (7 pontos) Pontos
Areia siltosa ou lemo (5 pontos)
Silte fino ou argila (0 pontos)
3. Subsuperficial
Cobertura de vegetação natural, saudável (5 pontos)
Gramado bem estabelecido (3 pontos)
Gramado novo (0 ponto) Pontos
Sem vegetação – solo nu (- 5 pontos)
4. Declividade da superfície de infiltração
S < 7 % (5 pontos)
7 S 20 % (3 pontos) Pontos
S > 20 % (0 ponto)
5. Cobertura vegetal
Cobertura de vegetação natural, saudável (5 pontos)
Gramado bem estabelecido (3 pontos)
Gramado novo (0 ponto) Pontos
Sem vegetação – solo nu (- 5 pontos)
6. Grau de tráfego na superfície de infiltração
Pouco tráfego de pedestres (5 pontos)
Tráfego de pedestres médio (parque, gramado) (3 pontos) Pontos
Muito tráfego de pedestres (campos esportivos) (0 ponto)
8. Total de pontos Pontos
9. Conclusão
Se Total de pontos < 20, o local não deve ser utilizado para infiltração
20 Total de pontos 30, o local pode ser propício
Se Total de pontos > 30, o local é excelente para infiltração
O local não deve ser utilizado para infiltração
O local pode ser propício
O local é excelente para infiltração
Observações: É necessário uma visita de campo para verificar as reais condições de infiltração, visto que
a conclusão foi “O local pode ser propício”
46
4.4.2 Parâmetros para o dimensionamento das estruturas de infiltração ou
percolação
Caso o dispositivo é escolhido, a fase seguinte é o seu dimensionamento. Os
parâmetros de dimensionamento são: a taxa de infiltração, a condutividade hidráulica
saturada e a porosidade efetiva (razão entre o volume de água que pode ser drenada
do solo saturado por ação da gravidade somente e o volume total). É difícil generalizar
os valores, principalmente os de condutividade hidráulica, por isso recomendam-se
testes de campo, utilizando os menores valores medidos para o projeto.
Para a instalação de estruturas em áreas menores a 1000 m2, podem ser
utilizados os valores de taxas de infiltração, de acordo com a classificação do Soil
Conservation Service utilizadas estão na Tabela 4.3. Para áreas superiores a esta, deve
ser realizado um teste de infiltração no local. Para fins de dimensionamento de
estruturas de infiltração ou percolação, deve-se utilizar a taxa de infiltração
correspondente ao valor de Ib, que corresponde ao estado em que o solo atingiu a
saturação.
Tabela 4.3. Alguns valores típicos de taxas de infiltração (FISCHER et al., 1976).
Tipo de solo Taxa de infiltração (mm/h)
Io Ib
A 254,0 25,4
B 203,2 12,7
C 127,0 6,35
D 76,2 2,54
Io é a taxa de infiltração de solo seco e Ib é a taxa de infiltração de solo saturado.
Segundo a classificação do SCS (SCS, 1957) os tipos de solo mencionados na
Tabela 4.3 são classificados da seguinte forma:
47
Solo A: solos que produzem baixo escoamento superficial e alta infiltração.
Solos arenosos profundos com pouco silte e argila;
Solo B: solos menos permeáveis do que o anterior, solos arenosos menos
profundos do que o tipo A e com permeabilidade superior à média;
Solo C: solos que geram escoamento superficial acima da média e com
capacidade de infiltração abaixo da média, contendo porcentagem considerável de
argila e pouco profundo.
Solo D: solos contendo argilas expansivas e pouco profundos com muito baixa
capacidade de infiltração, gerando a maior proporção de escoamento superficial.
A Tabela 4.4 contém valores típicos de condutividade hidráulica, enquanto que
a Tabela 4.5 contém valores de porosidade efetiva. Os tipos de solo podem ser vistos
na Figura 4.2 (CAPUTO, 1969).
Tabela 4.4. Condutividade hidráulica saturada em diversos tipos de solo (URBONAS &
STAHRE, 1993).
Tipo de solo Condutividade hidráulica (m/s)
Cascalho 10-3 – 10-1
Areia 10-5 – 10-2
Silte 10-9 – 10-5
Argila (saturada) < 10-9
Solo cultivado 10-10 a 10-6
Tabela 4.5. Porosidade efetiva para materiais típicos (URBONAS & STAHRE, 1993).
Material Porosidade efetiva (%)
Rocha dinamitada – Brita grossa 30
Cascalho de granulometria uniforme 40
Brita graduado ( ¼ polegadas) 30
Areia 25
Cascalho de jazida – Seixo rolado 15 – 25
48
Figura 4.2. Classificação trilinear dos solos (CAPUTO, 1969).
Araujo et al. (2000) utilizaram brita 3 de granito (comercial) nos seus estudos
em pavimentos permeáveis e obtiveram valores de porosidade efetiva da ordem de
40 a 50%.
O dimensionamento dos dispositivos de infiltração e percolação faz uso da
“curva envelope” de influxo de escoamento (URBONAS & STAHRE, 1993). A máxima
diferença entre esta curva e o fluxo de saída acumulado, como mostra a Figura 4.3,
representa o volume a armazenar. Pode-se, em vez do máximo volume, utilizar-se da
máxima profundidade (CIRIA, 1996). Neste manual estão demonstradas as duas
maneiras.
Duas regiões distintas podem ser observadas na Figura 4.3. Para durações
menores que tb, não há infiltração total do escoamento superficial. Para durações
maiores que tb, a capacidade de infiltração supera o volume afluente de escoamento
superficial e a água armazenada infiltra no solo.
49
CIRIA (1996) utiliza no dimensionamento um coeficiente de infiltração q, obtido
a partir de testes de percolação e que está relacionado com a permeabilidade do solo.
Valores típicos do coeficiente de infiltração estão na Tabela 4.6
O coeficiente de infiltração ainda é reduzido por fatores de segurança para
levar em conta a diminuição da capacidade de infiltração durante a vida do
dispositivo. Alguns valores são encontrados na Tabela 4.7 (CIRIA, 1996):
Os principais dispositivos para criar maior infiltração são discutidos a seguir,
bem como critérios de projeto.
Escoamento superficial
Infiltração
Excede a capacidade de infiltração
Infiltrado
Máx. armazenado
tbta tcDuração
Vo
lum
es d
e en
trad
a e
saíd
a
Figura 4.3. Curva envelope (Adaptado de URBONAS & STAHRE, 1993).
Tabela 4.6. Alguns valores típicos de coeficientes de infiltração, baseados na textura do
solo (WATKINS apud CIRIA, 1996).
Tipo de solo Coeficiente de infiltração
(mm/h)
Cascalho 10 – 1000
Areia 0,1 – 100
Areno franco 0,01 – 1
Franco arenoso 0,05 –0,5
Franco 0,001 – 0,1
Franco siltoso 0,0005 – 0,05
50
Tipo de solo Coeficiente de infiltração
(mm/h)
Características Calcárias 0,001 - 100
Ponto divisor para a maioria dos sistemas de infiltração
0,001
Franco argilo arenoso 0,001 – 0,01
Franco argilo siltoso 0,00005 – 0,005
Argila < 0,0001
Rocha 0,00001 – 0,1
Tabela 4.7. Fatores de segurança para o coeficiente de infiltração (CIRIA, 1996).
Área drenada
m2
Consequências da falha do dispositivo de infiltração
Nenhum dano
Inconveniência menor
Danos à construção ou estrutura
< 100 1,50 2 10
100 a 1000
1,50 3 10
> 1000 1,50 5 10
4.4.3 Pavimentos permeáveis e mantas de infiltração
Pavimentos
Os pavimentos permeáveis são basicamente os seguintes (Figura 4.4): asfalto
poroso; concreto poroso; pavimento de blocos de concreto vazado preenchido com
material granular, como areia ou vegetação rasteira, como grama.
A camada superior dos pavimentos porosos (asfalto ou concreto) é construída
de forma similar aos pavimentos convencionais, mas com a retirada da fração da areia
fina da mistura dos agregados do pavimento. Segundo Schueller (1987), os
pavimentos permeáveis são compostos por duas camadas de agregados (uma
agregado fino ou médio e outra de agregado graúdo) mais a camada do pavimento
permeável propriamente dito.
51
O princípio de funcionamento da estrutura é de fazer com que o escoamento
infiltre rapidamente na capa ou revestimento poroso (espessura de 5 a 10 cm), passe
por um filtro de agregado de 1,25 cm de diâmetro e espessura de aproximadamente
2,5 cm e vá para uma câmara ou reservatório de pedras mais profundo com
agregados de 3,8 a 7,6 cm de diâmetro.
A capa de revestimento permeável somente age como um conduto rápido para
o escoamento chegar ao reservatório de pedras. Assim, a capacidade de
armazenamento dos pavimentos porosos é determinada pela profundidade do
reservatório de pedras subterrâneo (mais o escoamento perdido por infiltração para o
subsolo).
No caso de blocos de concreto vazados, eles devem ser assentados acima de
uma camada de base granular (areia), sob a qual devem ser colocados filtros
geotêxteis para prevenir a migração da areia fina para a camada granular.
O pavimento permeável poderá ser utilizado como um poço de detenção,
utilizando para isso uma membrana impermeável entre o reservatório e solo
existente. O sistema deverá prever o esgotamento do volume num período de 6 a 12
horas. A metodologia para dimensionamento dos pavimentos permeáveis é a mesma
utilizada para o dimensionamento de sistemas de infiltração em planos, e está
apresentada ao final deste item.
52
(a) - pavimento poroso e celular poroso (URBONAS & STAHRE, 1993)
(b) - pavimento permeável (HOGLAND & NIEMCZYNOWICZ, 1986)
Figura 4.4. Seções transversais de pavimentos permeáveis.
A utilização dos pavimentos permeáveis, em um contexto geral, pode
proporcionar uma redução dos volumes escoados e do tempo de resposta da bacia
para condições similares às condições de pré-desenvolvimento. Em alguns casos,
dependendo das características do subsolo, o resultado obtido com a utilização deste
tipo de estrutura pode levar à condições melhores que as pré-desenvolvimento. Para
atingir este grau de eficiência, no entanto, a estrutura deve ser utilizada
racionalmente, respeitando seus limites físicos, e há necessidade de manutenção
preventiva (de preferência trimestralmente), evitando assim o seu entupimento.
Os principais problemas que estes tipos de dispositivos podem apresentar são:
53
Quando a água drenada é fortemente contaminada, haverá impacto sobre o
lençol freático e o escoamento subterrâneo;
Falta de controle na construção e manutenção que podem entupir os
dispositivos tornando-os ineficientes.
Estimativa dos parâmetros: Para a estimativa da taxa de infiltração, deve-se
realizar uma sondagem a uma profundidade de 0,6 a 1,2 m abaixo do nível inferior do
reservatório de pedras a fim de verificar o tipo de solo existente (já que tipos de solos
com um percentual superior a 30% de argila ou 40% de silte e argila combinados não
são bons candidatos para este tipo de dispositivo).
Para determinar a profundidade do reservatório de pedras, é necessário
selecionar o tipo de material a ser utilizado no mesmo. Schueller (1987) recomenda o
uso de brita 3 ou 4 no reservatório de pedras, conforme Tabela 4.8, onde é
apresentada uma classificação de acordo com as dimensões nominais do material,
sendo diâmetro mínimo e abertura da peneira, a qual corresponde uma porcentagem
retida igual ou imediatamente superior a 95%.
Tabela 4.8. Classificação nominal da brita (ARAÚJO et al., 2000).
Material Peneira Malha (mm)
brita 0 9,5 4,8
brita 1 19,0 9,5
brita 2 25,0 19,0
brita 3 50,0 25,0
brita 4 76,0 50,0
brita 5 100,0 76,0
Para uma brita 3 (comercial), verificou-se valores de porosidade da ordem de
40 a 50% (ARAÚJO et al., 2000). Desta forma com os valores de porosidade e volume
de água a reter pode-se estimar a profundidade do reservatório de pedras.
54
Aconselha-se, por questões práticas, utilizar profundidade mínima do reservatório de
pedras de 15 cm.
Blocos Vazados: O módulo de blocos vazados geralmente é construído para
que a superfície pronta fique no mesmo nível da superfície adjacente e os blocos
fiquem confinados lateralmente. O solo, na base da abertura, não deve ser
compactado para evitar uma redução na capacidade de infiltração do terreno. Na
base é colocado um filtro geotêxtil, com a finalidade de separar o agregado graúdo do
solo, e assim evitar a migração do solo para o reservatório de pedras, quando este
estiver na condição de enchimento. O reservatório de pedras é preenchido com brita
3 de granito até o topo, perfazendo uma espessura final de agregado igual a 15cm.
Após a compactação do agregado, novamente é colocado um tecido geotêxtil sobre a
camada de agregado com a finalidade de prevenir a migração da areia média da
camada superior para dentro do reservatório de pedras. Uma camada de 10 cm de
areia média é colocada sobre o anterior. Por fim, os blocos vazados são assentados
sobre a areia e as juntas e os orifícios dos blocos de concreto são preenchidos com
areia e grama.
Concreto poroso: O concreto sem finos deve ser pouco adensável e a vibração
só pode ser aplicada por períodos muito curtos, caso contrário a pasta de cimento
poderá escorrer para o fundo. Também não se recomenda o adensamento com
soquetes, pois podem resultar massas específicas localizadas elevadas. Para o
concreto sem finos não existem ensaios de trabalhabilidade de concretos; somente é
possível avaliar visualmente se a camada de revestimento das partículas é adequada.
Os concretos sem finos têm baixo valor de coesão; por isso as formas devem ser
mantidas até que se tenha desenvolvido uma resistência suficiente. A cura úmida é
importante, especialmente em climas secos e com ocorrência de vento devido às
pequenas espessuras da pasta de cimento (NEVILLE, 1982). As características do
concreto são apresentadas na Tabela 4.9. A construção das estruturas, utilizando
concreto poroso é semelhante à dos blocos vazados, sendo que a única diferença está
55
no revestimento superficial, que deve ser de concreto poroso com espessura de 15
cm.
Tabela 4.9. Característica dos concretos sem finos para agregado de 9,5 a 19 mm.
(MCINTOSH, BOTTON & MUIR, 1956 apud NEVILLE, 1982).
Relação Cimento/agregado
(em volume)
Relação Água/cimento
(em massa)
Massa Específica (Kg/m3)
Resistência a Compressão 28 dias - MPa
1:6 0,38 2020 14
1:7 0,40 1970 12
1:8 0,41 1940 10
1:10 0,45 1870 7
Na Tabela 4.10 e Tabela 4.11 são apresentados valores de coeficientes de
escoamento obtidos para diferentes superfícies urbanas.
Tabela 4.10. Experimentos em superfícies urbanas (GENZ, 1994).
Superfície Declividade
(%)
Coeficiente de
Escoamento
Taxa final de infiltração
(mm/h)
Precipitação simulada (mm/h)
Gramado 1 a 9 0,54 a 0,68 19 a 23 110 a 142
Chão batido 1,3 0,92 a 0,95 110 a 120
Paralelepípedo antigo
2 a 11 0,88 a 0,95 103 a 128
Paralelepípedo novo
4 0,58 a 0,63 18 a 23 114 a 124
Blockets* 2 0,83 a 0,85 10 a 14 116 a 127
*blocos intertravados de concreto.
56
O uso de pavimentos permeáveis pode eliminar a necessidade de caixas de
captação e tubos de condução da água, pois o dispositivo praticamente não gera
escoamento.
Tabela 4.11. Resultados das simulações de chuva nas superfícies (ARAÚJO et al., 2000).
Variáveis* Solo Compactado
Concreto Bloco de Concreto
Paralelepípedo Bloco Vazado
I (mm/h) 112 110 116 110 110
P (mm) 18,66 18,33 19,33 18,33 18,33
Q (mm) 12,32 17,45 15,00 10,99 0,5
C 0,66 0,95 0,78 0,60 0,03
*I =intensidade da precipitação; P = precipitação total mm; Q = escoamento total; C = coeficiente de
escoamento
Mantas de infiltração
As mantas de infiltração são semelhantes às trincheiras, sendo que as mantas
são cobertas pelo solo ou por alguma outra superfície infiltrante (Figura 4.5). Como o
sistema é completamente enterrado, a superfície do solo pode ser usada para outras
finalidades.
A disposição final da água normalmente é feita de maneira pontual. Um
geotêxtil permeável é utilizado para separar o material de preenchimento do material
que cobre o dispositivo. A mesma separação deve ser feita entre o material de
preenchimento e o solo subsuperficial. Condutos perfurados ou porosos distribuem a
água que vem da fonte pontual, que em geral é um conduto tradicional.
Recomenda-se colocar armadilhas para sedimentos de óleos. A frequência de
limpeza mínima deve ser de um ano. Uma das desvantagens deste tipo de estrutura é
a manutenção que é difícil, bem como também o monitoramento da sua eficiência.
Assim, quando há suspeitas do comprometimento da eficiência da estrutura, a mesma
deve ser substituída.
57
Figura 4.5. Manta de infiltração.
Dimensionamento
O procedimento adotado por CIRIA (1996) pode ser adaptado para os projetos
dos sistemas de infiltração em planos e os pavimentos permeáveis (veja planilha no
Quadro 4.5 e Quadro 4.6).
Os dados requeridos são os seguintes: q: coeficiente de infiltração (m/h); A:
área a ser drenada (m2); : porosidade efetiva do material de preenchimento (volume
de vazios/volume total); I: intensidade da chuva em (mm/h); t: a duração (h); Ab área
base do sistema de infiltração (m2)
Pode-se então dimensionar a profundidade máxima do dispositivo (hmax), da
seguinte maneira:
58
1. Corrigir o coeficiente de infiltração q, dividindo o valor achado nos testes de
campo pelo fator de segurança apropriado (Tabela 4.7);
2. Achar a porosidade efetiva do material de preenchimento granular ou
estimar o valor na Tabela 4.5;
3. Calcular a razão de drenagem R = A/Ab, onde A é a área a ser drenada e Ab a
área da base da superfície de infiltração;
4. Calcular a intensidade de chuva I, função da IDF adotada, da duração t e do
tempo de retorno TR (estruturas de controle na fonte TR=10 anos);
5. Calcular hmax
qIRt
hmax
(4.2)
6. Repita 4 e 5 para várias durações de chuva;
7. Selecione o maior valor dentre os obtidos no passo 6.
Se q excede R.I, hmax assumirá valores negativos. Isto significa que toda água
precipitada em um intervalo de tempo, infiltra, neste mesmo intervalo de tempo. Para
o pavimento permeável, R =1 e o passo 3 é omitido. Neste caso, a máxima
profundidade é dada por:
qIt
hmax
(4.3)
Caso se deseje o inverso, ou seja, dado hmax, calcular Ab, o procedimento é o
seguinte:
1. Obter o coeficiente de infiltração q, dividindo o valor achado nos testes de
campo pelo fator de segurança apropriado (Tabela 4.7);
2. Achar a porosidade efetiva do material de preenchimento granular ou
estime o valor da (Tabela 4.5);
59
3. Fornecer a área a ser drenada A e a profundidade máxima permitida, hmax
4. Calcular a intensidade de chuva I, função da IDF adotada, da duração t e do
tempo de retorno
4.1 Calcule A.I.t, .hmax e q.t
4.2 Calcular Ab
tqh
tIAA
max
b
(4.4)
5. Repita 4 e 5 para várias durações de chuva;
5.1 Selecione o maior valor dentre os obtidos no passo 5.
5.2 Se a área é inaceitavelmente grande, aumente hmax ou diminua A e repita o
processo a partir do passo 3.
O sistema deverá prever o esgotamento do volume num período de 6 a 12
horas. O tempo de esvaziamento para este fim é dado pela seguinte expressão:
q
ht max
esv
(4.5)
60
Quadro 4.5. Modelo de planilha de dimensionamento de sistema de infiltração.
Modelo de procedimento de projeto Dados para o dimensionamento para sistemas de infiltração/percolação
Projetista:
Empresa:
Data:
Projeto:
Localização:
1.Coeficiente de infiltração (q)
Solo (marcar a opção):
Cascalho (10 – 1000 mm/h)
Areia (0,1 – 100 mm/h)
Areno lemoso (0,01 – 1 mm/h)
Lemo arenoso (0,05 – 0,50 mm/h)
Lemo (0,001 – 0,1 mm/h)
Lemo siltoso (0,0005 – 0,05 mm/h) q = m/h
Características Calcárias (0,001 – 100 mm/h)
Lemo argilo arenoso (0,001 – 0,01 mm/h)
Lemo argilo siltoso ( 0,00005– 0,05 mm/h)
Argila (< 0,0001 mm/h)
Rocha ( 0,00001– 0,1 mm/h)
Outro valor de q*:_________________________________________
* Recomendável ensaios de campo para a determinação de q
Nestes testes, tomar o menor valor 2.Porosidade (Item somente é considerado nos sistemas tridimensionais) que serão apresentados nos itens a seguir
Existe preenchimento no dispositivo (Sim ou Não)
Sim
Não
Se Sim, observar as opções abaixo:
Rocha dinamitada (30 %)
Cascalho de granulometria uniforme (40 %)
Cascalho graduado ( ¼ polegadas) (30 %)
Cascalho de jazida (15 - 25 %)
Outro valor de (Sim ou Não)
Sim
Não
Se Sim, informar porosidade: Brita comercial número 3 = %
3. Chuva
IDF utilizada:
Cavalhada
4. Durações utilizadas e intensidades correspondentes
mm/h
mm/h
mm/h
mm/h
mm/h
Observações: Nesta planilha foram informados todos os dados necessários para o dimensionamento do pavimento, o passo a seguir é o dimensionamento da estrutura
61
Quadro 4.6. Modelo de Planilha para determinação da profundidade máxima.
Modelo de procedimento de projeto Obtenção da profundidade máxima para pavimentos permeáveis e mantas de infiltração
Projetista: Empresa: Data: Projeto: Localização:
1.Coeficiente de infiltração (q) q = 0,12 m/h
Aplicando o fator de segurança da tabela 6.8 - Fator de segurança (FS) Fs = 1,50
q de projeto = q/FS Q = 0,08 m/h
Justificativa para FS: área maior que 1000 m2 para estacionamento 2.Porosidade = 40 %
3. Razão de drenagem Dispositivo escolhido: Pavimento Permeável Se o dispositivo escolhido for pavimento permeável R=1 e não é necessário calcular a razão a seguir
Área a ser drenada A = m2
Área base de infiltração Ab = m2
R = A/Ab R = 1
4. Calculo de hmax (Para pavimentos permeáveis, no mínimo hmax = 0,15 m)
Se o dispositivo escolhido for pavimento permeável hmax deve ter no mínimo 0,15 m
Calculos para durações (t) e intensidades (I): I(m/h) t (h) hmax
(m)
A partir da planilha anteriormente preenchida: 0,13 0,17 0,019
Modelo de procedimento de projeto “Dados para o dimensionamento de sistema de
0,08 0,50 -0,005
infiltração/percolação” transformar intensidade da chuva (I) para m/h e o tempo (t)
0,05 1,00 -0,075
para h e calcular hmax , utilizando a expressão hmax = (t/).(R.I-q). Para pavimento
0,03 2,00 -0,245
Permeável hmax = (t/).(I-q) 0,02 4,00 -0,613
Selecionar o maior valor de hmax calculado hmax = 0,02 m
Máximo valor de Ab (somente no caso de ter fornecido o valor de hmax) Ab = m2
4. Tempo de esvaziamento completo (deve ser menor que 12 h) tesv =
. hmax /q tesv = 0,10 h
Observações: Portanto, o pavimento permeável deverá ser implantado na área de 4000 m2, e possuir uma profundidade de 0,02m. Como esta profundidade é muito pequena, poderiam ser realizados novos cálculos, diminuindo a área com pavimento permeável, e consequentemente aumentando a altura.
62
4.4.4 Bacias e valos de infiltração
Trata-se de uma área de solo circundada por uma margem ou contenção que
retém as águas pluviais até que estas infiltrem através da base e dos lados (Figura 4.6).
Em geral são escavadas, mas podem ser aproveitadas pequenas encostas já existentes
no terreno.
Podem ser utilizadas para, parcialmente, atenuarem picos de cheias
juntamente com a função principal de estimular a infiltração. Quando o solo permite
bastante infiltração, pode ocorrer uma subida não desejada e não prevista do lençol
freático, causando falha do dispositivo, pois ocorre uma diminuição da capacidade de
infiltração. O projetista deve tentar estimar esta subida do nível de água subterrâneo
quando a área da superfície infiltrante for menor que 50% da área impermeável
tributária. Estes dispositivos apresentam uma tendência a perderem rapidamente a
sua capacidade de infiltração (URBONAS & STAHRE, 1993). O método de
dimensionamento é o tridimensional de CIRIA (1996), apresentado a seguir.
63
Figura 4.6. Caracterização da bacia de infiltração.
Valos de infiltração
Estes são dispositivos de drenagem lateral, muitas vezes utilizado paralelos às
ruas, estradas, estacionamentos e conjuntos habitacionais, entre outros (Figura 4.7).
Esses valos concentram o fluxo das áreas adjacentes e criam condições para uma
infiltração ao longo do seu comprimento, de forma que eles também podem agir
como canais, armazenando e transportando água para outros dispositivos de
drenagem.
Figura 4.7. Valo de infiltração (CIRIA, 1996).
Esse dispositivo funciona, na realidade, como um reservatório de detenção, à
medida que a drenagem que escoa para o valo é superior à capacidade de infiltração.
Nos períodos com pouca precipitação ou de estiagem, ele é mantido seco. Permite
também a redução da quantidade de poluição transportada para jusante. Na Figura
64
4.8, é apresentada uma vista geral, mostrando sua aplicação. Na Figura 4.9, pode-se
ver um caso especial, aonde o valo vem acompanhado de um dispositivo de
infiltração. Também são apresentados elementos para construção desse tipo de valo.
Para facilitar ainda mais a infiltração, podem ser instaladas pequenas
contenções ao longo do comprimento (Figura 4.10), transversalmente ao sentido do
escoamento. Urbonas e Stahre (1993) recomendam isto quando a declividade for
maior ou igual a 2%. Neste caso, o funcionamento dos valos se assemelha ao das
bacias de infiltração.
O método de dimensionamento é o tridimensional, de CIRIA (1996),
apresentado a seguir, para o valo de infiltração. O método serve somente para o caso
de não haver escoamento, ou seja, o valo não funcionar como canal. No caso de valos
de infiltração com escoamento livre, é apresentado outro método de
dimensionamento (URBONAS & STAHRE, 1993).
Figura 4.8. Vista do valo de infiltração (URBONAS & STAHRE, 1993).
65
Figura 4.9. Detalhe construtivo do valo com dispositivo de percolação (URBONAS &
STAHRE, 1993).
66
Figura 4.10. Detalhe de um valo de infiltração com uma contenção (URBONAS & STAHRE,
1993).
Poços de infiltração
Consiste de uma escavação em forma cilíndrica ou retangular com uma
estrutura ou preenchimento de pedras para manter a forma da escavação. Em locais
maiores, vários poços podem ser conectados. Quando da ocorrência de um evento,
parte da água fica armazenada, enquanto parte infiltra na base e nas laterais (CIRIA,
1996). Podem ser construídos de anéis de concreto perfurado, pré-moldados, etc.
Na Figura 4.11, há um exemplo em formato cilíndrico. Na Figura 4.12, há outra
opção, em forma de trincheira, sendo semelhante a uma trincheira de infiltração.
Os dispositivos para retenção de sedimentos na entrada do dispositivo devem
ser limpos regularmente, com frequência maior quando a área for grande ou com
muita presença de material que possa causar obstrução.
A metodologia de dimensionamento foi apresentada anteriormente para
estruturas tridimensionais.
Figura 4.11. Poço de infiltração (CIRIA, 1996).
67
Figura 4.12. Poço de infiltração em forma de trincheira (CIRIA, 1996).
Dimensionamento
O método de dimensionamento recomendado é o de CIRIA (1996), para
sistemas de infiltração tridimensionais, válido também para valos e poços de
infiltração. Esta metodologia adota o procedimento abaixo, o qual será adaptado em
um modelo de procedimento de projeto. Os dados requeridos são os seguintes: q,
coeficiente de infiltração (m/h); A, área a ser drenada (m2); é a porosidade efetiva
do material de preenchimento (volume de vazios/volume total); I, intensidade da
chuva em (m/h); d a duração (h) e Ab, área base do sistema de infiltração (m2). Pode-
se então dimensionar a profundidade máxima do dispositivo (hmax), da seguinte
maneira:
1. Corrigir o coeficiente de infiltração q, dividindo o valor achado nos testes de
campo pelo fator de segurança apropriado (Tabela 4.7);
2. Achar a porosidade efetiva do material de preenchimento granular, ou
estimá-lo da tabela 6.6. Se a estrutura é aberta, como ocorre com as bacias e os valos
68
de infiltração, = 1. Caso a estrutura seja um poço de infiltração em formato
cilíndrico, perfurado e instalado em um plano de escavação (retangular ou circular),
com o espaço entre o anel e o solo sendo preenchido com pedra limpa, a porosidade
efetiva tem que ser calculada por:
LW
rLWr 2/2//'
(4.6)
Onde: r’: raio das seções dos anéis; W: largura de escavação e;L: comprimento
de escavação.
3.1 Fornecer a área a ser drenada (A) e a área da superfície de infiltração (Ab);
3.2 Escolha o tipo e a forma do sistema de infiltração, isto é, se a estrutura será
um poço de infiltração cilíndrico ou retangular, trincheira de infiltração, valo ou bacia
de infiltração;
4. Adotando as dimensões requeridas, isto é: o raio, no caso de poço de
infiltração cilíndrico; a largura e o comprimento para o sistema retangular – parte-se
para o cálculo da área da base Ab, e o perímetro, P;
4. Determine o valore do coeficiente b:
bA
qPb (4.7)
6. Calcular a intensidade de chuva I, a partir da equação IDF do local, para a
duração de tempo t e do tempo de retorno TR;
7. Determine o valor de a:
qP
IA
P
Aa b
(4.8)
8. Calcular hmax:
1eah tbmax (4.9)
69
9. Repetir os passos 6 a 8 para várias durações de chuva;
10. 1 Tomar o maior valor de hmax
10.2 Se hmax é inaceitavelmente alta, retornar ao passo 4 e aumentar as
dimensões
10.3 Se hmax é ainda inaceitavelmente alta:
Retorne ao passo 3.1 e reduza a área drenada a um sistema individual, ou
retorne ao passo 3.2 e escolha um tipo diferente de sistema.
Sugere-se que a taxa de infiltração seja tal que o dispositivo esvazie pela
metade em 24 horas. O tempo de esvaziamento para este fim é dado pela seguinte
expressão:
P
A
2
hP
Ah
lnPq
At
bmax
bmax
besv (4.10)
Esta metodologia de dimensionamento também pode ser utilizada para
trincheiras de infiltração, conforme será apresentado no item Bacias de Percolação
ou Trincheiras de Infiltração. O
Quadro 4.7 e Quadro 4.8 mostram as planilhas para o dimensionamento.
70
Quadro 4.7. Planilha com os dados para dimensionamento.
Modelo de procedimento de projeto Dados para o dimensionamento para sistemas de infiltração/percolação
Projetista:
Empresa:
Data:
Projeto: Bacia ou valo de infiltração
Localização: Próximo do posto do 8o
Distrito do INMET
1.Coeficiente de infiltração (q)
Solo (marcar a opção):
Cascalho (10 – 1000 mm/h)
Areia (0,1 – 100 mm/h)
Areno lemoso (0,01 – 1 mm/h)
Lemo arenoso (0,05 – 0,50 mm/h)
Lemo (0,001 – 0,1 mm/h)
Lemo siltoso (0,0005 – 0,05 mm/h) q = 0,225 m/h
Características Calcárias (0,001 – 100 mm/h)
Lemo argilo arenoso (0,001 – 0,01 mm/h)
Lemo argilo siltoso ( 0,00005– 0,05 mm/h)
Argila (< 0,0001 mm/h)
Rocha ( 0,00001– 0,1 mm/h)
Outro valor de q*:_________________________________________
* Recomendável ensaios de campo para a determinação de q
Nestes testes, tomar o menor valor
2.Porosidade (Item somente é considerado nos sistemas tridimensionais)
Existe preenchimento no dispositivo (Sim ou Não)
Sim
Não
Se Sim, observar as opções abaixo:
Rocha dinamitada (30 %)
Cascalho de granulometria uniforme (40 %) = %
Cascalho graduado ( ¼ polegadas) (30 %)
Cascalho de jazida (15 - 25 %)
Outro valor de : Aberto e sem preenchimento
3. Chuva
IDF utilizada:
4. Durações utilizadas e intensidades correspondentes
10 min I = mm/h
30 min I = mm/h
60 min I = mm/h
120 min I = mm/h
240 min I = mm/h
Observações: Preenchida este modelo de dados, deve-se determinar a profundidade máxima,
conforme procedimento da planilha a seguir.
71
Quadro 4.8. Planilha de cálculo.
Modelo de procedimento de projeto Obtenção da profundidade máxima para bacias, valos, poços e trincheiras de infiltração ou bacia de percolação
Projetista:
Empresa:
Data:
Projeto: Bacia ou valo de infiltração
Localização: Próximo do posto do 8o
Distrito do INMET
1.Coeficiente de infiltração (q) q = m/h
Fator de segurança (f) f =
q de projeto = q/f q = m/h
Justificativa para f Trata-se de uma residência, sem influências nos
arredores
2.Porosidade ( = 1 para bacia ou valo de infiltração) = %
Se a estrutura for um poço de infiltração em formato cilíndrico perfurado preencher itens abaixo, se não ir para item 3
Sim
Não
Raio das seções dos anéis r’ = M
Largura da escavação W = M
Comprimento da escavação L = M
Porosidade ’
’ = *.r’
2 +
.(W
.L-
.r’
2)]/(W
.L) ’ = %
3. Área drenada e dispositivo escolhido A = m2
Dispositivo escolhido Bacia de infiltração
4. Valor es de a, b e hmax Largura = m e Comprimento = m
Área Ab de infiltração Ab = m2
Perímetro P = m
a = Ab/P – A.I/P
.q I t a b hmax
b = P.q/(Ab
. ) (m/h) (h) h
-1 (m)
Para as durações (t) e intensidades (I) escolhidas no
modelo de procedimento de projeto “Dados para o
dimensionamento para sistemas de infiltração /
percolação”, calculam-se os valores de a, b e hmax
1.1.1.1
Máximo valor de hmax hmax = M
hmax =a.(e
-b.t-1)
4. Tempo de esvaziamento da metade (< que 24 h)
tesv =[.Ab/(q
.p)]
.ln[(hmax + Ab/P)/( hmax/2 + Ab/P)] tesv = H
Observações: hmax tomou um valor considerado muito alto, visto que estava deixando a camada infiltrante muito próxima do lençol freático, de modo que foram escolhidas novas dimensões a serem testadas. Na planilha seguinte é testada a nova dimensão 15 x 15 m. Outro fator que poderia levar a um novo dimensionamento é o caso onde não há possibilidade de execução de escavação muito profunda.
72
Dimensionamento de valos de infiltração para funcionarem como canais
Para que os valos de infiltração funcionem também como canais, os dados
necessários para o dimensionamento são os seguintes (WANIELISTA apud URBONAS &
STAHRE, 1993): V, distância vertical da declividade lateral; Hv, distância horizontal da
declividade lateral mais a largura de fundo; Sv, declividade longitudinal; n, coeficiente
de rugosidade de Manning; i, a taxa de infiltração saturada, estimada da Tabela 4.4 ou
medida no local; Lv, é o comprimento necessário para infiltrar a taxa média de fluxo
de projeto Q.
A expressão é a seguinte:
in
SQH
V3,77000.10
L8
3
16
3
v8
5
v
v
(4.11)
O valo deve ser tão plano quanto possível, e nunca com declividade (Sv) 2%.
Pode-se alcançar isto com pequenas contenções. Lateralmente, recomenda-se 4H:1V
ou mais plano (6H:1V, 8H:1V, 10H:1V, etc.) para maximizar a área de contanto com a
água.
4.4.5 Bacias de percolação ou trincheira de infiltração
Os dispositivos de percolação dentro de lotes permitem, também, aumentar a
recarga e reduzir o escoamento superficial. O armazenamento depende da
porosidade e da percolação. As bacias são construídas para recolher a água do
telhado e criar condições de escoamento através do solo. Essas bacias são construídas
removendo-se o solo e preenchendo-o com cascalho, que cria o espaço para o
armazenamento. De acordo com o solo, é necessário criar-se maiores condições de
drenagem. Na Figura 4.13 é apresentado um exemplo e o detalhe construtivo de um
tipo de bacia. Para o solo argiloso com menor percolação, é necessário drenar o
dispositivo de saída.
73
(a) - exemplo de bacia de percolação (HOLMSTRAND, 1984)
(b) - detalhe de uma bacia de percolação (URBONAS & STAHRE, 1993)
Figura 4.13. Bacias de Percolação.
A principal dificuldade encontrada com o uso desse tipo de dispositivo é o
entupimento dos espaços entre os elementos pelo material fino transportado,
portanto é recomendável o uso de um filtro de material geotêxtil. De qualquer forma,
é necessário a sua limpeza após algum tempo (URBONAS & STAHRE, 1993).
Holmstrand (1984) utilizou esses dispositivos no interior de lotes, como mostra a
Figura 4.13. Para o dispositivo em solo argiloso, não foram observadas grandes
mudanças no lençol freático após alguns anos. O coeficiente de escoamento estimado
para um ano de análise foi de 0,35, equivalente ao de áreas naturais da região
estudada.
Um tipo de trincheira de infiltração é mostrado na Figura 4.14. Sua aplicação
pode ser vista na Figura 4.15.
74
Figura 4.14. Trincheira de infiltração (CIRIA, 1996).
Figura 4.15. Aplicação de uma trincheira de infiltração (CIRIA, 1996).
75
Dimensionamento de trincheiras de infiltração/percolação – “Rain-envelope-
method” (URBONAS & STAHRE, 1993)
1. Para determinar o volume de projeto afluente à estrutura de infiltração ou
percolação, utiliza-se a abaixo. Desta forma, obtém-se o volume afluente acumulado
através da multiplicação da vazão pelo tempo, para diversas durações de chuva.
A.t.
1000
I.C.3600.25,1V T
e (4.12)
Onde:Ve , volume total escoado no tempo t para uma precipitação de T anos de
retorno (m3); C, coeficiente de escoamento; IT , intensidade da precipitação de T anos
de retorno (l/s/ha); t, duração da precipitação (h); A, área da bacia de contribuição
(ha).
Para o dimensionamento pode-se considerar que apenas as áreas
impermeáveis estarão contribuindo para a estrutura, tendo um coeficiente de
escoamento (C) entre 0,85 e 0,95 (URBONAS & STAHRE, 1993).
2. Estimar as dimensões iniciais da trincheira e determinar o volume da
estrutura (VT) para estas dimensões, conforme a equação 4.13.
b.h.LVT (4.13)
Onde: VT é volume da trincheira (m3); L é comprimento da trincheira (m); h é
altura da trincheira (m); b é largura da trincheira (m).
3. Construir a curva de volumes acumulados de saída (Vs), com base na
condutividade hidráulica saturada e nas dimensões atuais.
t.3600.2
AkV
perc
s (4.14)
Onde: Vs: é volume acumulado de saída, para diversas durações t ; k é
condutividade hidráulica saturada; Aperc é a área de infiltração ou percolação; t é a
duração da precipitação (h).
76
Uma vez que os solos tendem a se tornarem gradualmente colmatados com o
tempo, reduzindo sua condutividade hidráulica disponível, é recomendado que a
condutividade de seja reduzida por um fator de segurança. Recomenda-se que o valor
seja reduzido por um coeficiente de segurança 2 ou 3, de acordo com o local onde
está inserida a estrutura de percolação.
A área de percolação (Aperc) corresponde à área das paredes laterais da
estrutura de infiltração, podendo ser determinada pela equação 4.15.
)Lb(h.2Aperc (4.15)
Onde h, b e L são as características das dimensões da trincheira.
4. Identificar o ponto de máxima diferença entre as curvas de volume afluente
(Ve) e o volume de saída da trincheira (Vs). A máxima diferença corresponde ao
volume (V) da trincheira.
)VV(máxV se (4.16)
5. Considerando a porosidade do material que será usado para o
preenchimento, determinar o volume necessário para o armazenamento (Vdim).
VVdim (4.17)
Onde é a porosidade do material.
6. Comparar o volume da trincheira (VT) com o volume de dimensionamento
(Vdim):
se VT >> Vdim reduzem-se as dimensões da trincheira e recomeçar no passo 3;
se VT < Vdim aumentam-se as dimensões da trincheira e recomeça-se no
passo 3;
se VT Vdim fim do processo de dimensionamento.
77
Mesmo com todos os critérios alcançados, o solo pode não ter uma
condutividade hidráulica (k) suficiente para esvaziar a instalação, no tempo adotado,
utilizando somente a percolação. Por isso, pode ser viável a colocação de um conduto
de saída que coleta a água da bacia de percolação e descarrega esta água lentamente
através de um orifício ou uma válvula de estrangulamento.
Recomenda-se o uso deste auxílio em solos com 2 x 10-5 < k < 5 x 10-4 m/s
(URBONAS & STAHRE, 1993). O conduto auxiliar de saída deve sempre ser equipado
com um restritor de fluxo, que por sua vez, é projetado para fornecer uma taxa total
de saída (percolação através do solo mais conduto auxiliar) equivalente a uma bacia
tendo uma taxa de percolação de 5 x 10-4 m/s.
O Quadro 4.9 mostra a planilha para o dimensionamento.
78
Quadro 4.9. Planilha para cálculo do volume de bacia de percolação ou trincheira de
infiltração.
Modelo de procedimento de projeto Determinação do volume de bacias de percolação ou trincheiras de infiltração
Projetista: Empresa: Data: Projeto: Trincheira de infiltração Localização: Próximo do posto da Redenção
1. Material Porosidade () =
2. Solo Condutividade hidráulica saturada (k) K = m/s
Reduzir o valor da condutividade por um fator de segurança
Sim Em caso de redução:
Não Fator =
Condutividade hidráulica de projeto em caso de redução k/Fator = m/s
3. Coeficiente de escoamento (C) (Entre 0,85 e 0,95) C = 4. Área contribuinte (A) A = m2 5. Dimensões iniciais da trincheira Comprimento L= m
Largura b= m
Altura (recomenda-se alturas entre 1 e 2m) h= m
Área de percolação Aperc = 2.h.(b+L) Aperc= m2
Volume da trincheira (VT = h.b.L) VT= m3
6. Curvas de volume de entrada e saída da estrutura
Obs: A intensidade da precipitação é fornecida em (l/s/ha) t (h) I
(l/s/ha) Ve
(m3) Vs
(m3)
Ve –
Vs
(m3)
Volume afluente: Ve = 1,25. [3600.C.(I/1000).t.A]
Volume de saída: Ves= k.. (Aperc /2).3600.t
Volume necessário: V= máx(Ve – Vs)
Volume dimensionamento: Vdim= V/
Comparar VT com Vdim:
- se VT >> Vdim reduzem-se as dimensões da trincheira e Volume (V): m3
Recomeçar no item 5; Vdim= 3 - se VT < Vdim aumentam-se as dimensões da trincheira e VT < Vdim
Recomeça-se no item 5; - se VT Vdim fim do processo de dimensionamento.
Observações: Vamos preencher novamente este modelo a partir do item 5
79
4.5 Dispositivo de armazenamento
O efeito do armazenamento no escoamento no hidrograma de pequenas áreas
pode ser observado na Figura 4.16. O escoamento das superfícies urbanas tem
pequeno tempo de concentração em lotes em virtude das pequenas áreas. O
hidrograma tende a apresentar um patamar de escoamento para precipitações altas
de duração média. O efeito do volume na retenção é de diminuição do pico, como
mostra a referida figura.
Figura 4.16. Hidrogramas típicos de pequenas áreas urbanas, onde o tempo de
concentração é muito pequeno.
Existe uma infinidade de reservatórios de detenção que podem ser utilizados
em um lote. As condições básicas de seu dimensionamento são: (a) Limite da vazão de
saída da área; (b) Volume que permitirá o controle da vazão da saída. Este volume
pode ser obtido num gramado, num rebaixo ou qualquer espaço que possa inundar
80
periodicamente. As restrições físicas ao dimensionamento são: Cota da rede pluvial;
Cota do terreno.
Em alguns casos, a cota da rede pluvial limita a profundidade de escavação e a
cota onde o conduto de saída deve se posicionar, considerando a sua declividade.
Com base nesta profundidade de escavação será determinada a área necessária para
atender ao volume do reservatório. Quando não existir esta restrição, pode-se
otimizar as dimensões do mesmo.
Este volume pode ser distribuído de forma enterrada, com abertura para
limpeza, ou aberto na forma de gramados ou mesmo áreas pavimentadas, desde que
a sua saída atenda a exigência de manutenção da vazão limite na saída do lote.
Geralmente, os dispositivos abertos, são os mais recomendados quando
possível, pois podem integrar-se ao paisagismo da área com custo menor que as
detenções enterradas, além de facilitar a limpeza das folhagens que a drenagem
transporta. Algumas das áreas típicas que podem ser utilizadas para detenção na
fonte são: áreas de estacionamento, parques e passeios.
4.5.1 Determinação da vazão máxima de saída do lote
A vazão de pré-desenvolvimento (Qpd) é determinada a partir da área do lote
ou loteamento, para áreas de até 100 ha, segundo a equação:
A.4,24Qpd (4.18)
Onde: Qpd é a vazão de pré-desenvolvimento (l/s); A é a área do lote ou
loteamento (ha).
4.5.2 Determinação do volume de armazenamento
O volume de armazenamento para as áreas de drenagem menores ou iguais a
100 ha deve ser determinado com a equação abaixo
AI.A.705,4V (4.19)
81
Onde: V é o volume de necessário para armazenamento (m³); A, área drenada
para jusante do empreendimento (ha); AI, toda área impermeável que drena a
precipitação para os condutos pluviais (% da área total A).
Para áreas maiores que 100 ha, é necessário um estudo hidrológico específico.
4.5.3 Determinação da altura disponível para armazenamento
Existem várias formas de armazenamento, desde um cubo, cilindro, e outras
formas adaptadas ao espaço disponível. A altura do reservatório de armazenamento
pode ser condicionada, em alguns casos, pela disponibilidade de cota para conexão do
reservatório à rede de drenagem pluvial pública. Neste caso, há necessidade de
projetar a cota de fundo do reservatório de forma adequada; ou seja, a cota de fundo
do reservatório sempre deve ficar acima da cota de conexão com a rede de drenagem
pluvial pública. Esta medida visa evitar possíveis inversões de fluxo no sistema, ou
seja, a água da rede pluvial entrar no reservatório. Conhecidos estes condicionantes
físicos, determina-se a altura (H) que pode ser utilizada para o dimensionamento do
reservatório. Esta altura corresponde à diferença entre a cota de fundo do
reservatório e a cota de topo da estrutura. A área em planta da estrutura de
armazenamento é determinada segundo:
H
VAplanta (4.20)
Onde: Aplanta é a área em planta do reservatório (m²); V, volume de
armazenamento necessário (m³), determinado através da equação 4.19; H, altura do
reservatório (m).
Caso não haja limitação de altura para a implantação do reservatório, o critério
utilizado para o dimensionamento pode ser a disponibilidade de área em planta para
a implantação da estrutura. Desta forma, conhecendo a área disponível, deve-se
determinar a altura do reservatório segundo a equação abaixo:
82
plantaA
VH (4.21)
4.5.4 Determinação da seção do descarregador de fundo
O descarregado de fundo deve ser instalado no reservatório de forma a
permitir a liberação gradual da água armazenada. Deve-se instalar o descarregador
junto ao fundo do reservatório, evitando assim o acúmulo de água no interior da
estrutura. Recomenda-se ainda, que para não haver obstrução do descarregador, seja
colocada uma grade antes do mesmo.
Dependendo do tipo de descarregador utilizado, ele pode funcionar como um
orifício, ou seja, uma simples abertura na parede lateral do reservatório; ou como um
bocal, onde existe um tubo que faz a drenagem para fora da estrutura. Em casos onde
o reservatório é fechado, e utiliza-se um vertedor de emergência, em geral utiliza-se
um orifício, que faz uma passagem para a segunda câmara, que serve para a inspeção
e limpeza. Na Figura 4.17 são apresentadas as situações onde o descarregador
funciona como orifício (Figura 4.17a) e como bocal (Figura 4.17b); na Figura 4.17c é
apresentado o modelo com câmara de inspeção.
(a) – O descarregador é um orifício (b) – O descarregador é um bocal
83
(c) – O descarregador é um orifício – com câmara de inspeção
Figura 4.17. Característica do descarregador de fundo.
Para determinar a área da seção transversal do descarregador de fundo pode-
se utilizar a equação 4.22(a) para o caso de um orifício ou a equação 4.22(b) para o
caso de um bocal. Caso o descarregador de fundo a ser utilizado é circular, pode-se
determinar a área da seção transversal e consultar o diâmetro comercial
correspondente na Tabela 4.12.
ch
.37,0pd
Q
cA 4.22(a)
ch
.45,0pd
Q
cA 4.22(b)
Onde: Qpd: vazão de pré-desenvolvimento (m3/s);hc: diferença entre o nível
máximo da água e o ponto médio da abertura da seção de saída (m) - conforme Figura
4.18; Ac: área da seção transversal do descarregador (m2).
Tabela 4.12. Área da seção transversal dos descarregadores de fundo - circulares.
Área (m2) Diâmetro comercial (mm)
0,00049 25
0,00071 30
0,00080 32
84
Área (m2) Diâmetro comercial (mm)
0,00126 40
0,00196 50
0,00283 60
0,00785 100
0,01766 150
0,03140 200
0,07065 300
0,12560 400
0,19625 500
0,28260 600
0,38465 700
0,50240 800
Figura 4.18. Determinação de hc em um reservatório.
Pode-se também determinar o diâmetro do descarregador de fundo
diretamente da equação 4.23(a) para o caso de um bocal ou a equação 4.23(b) para o
caso de um orifício.
ch
pdQ.76,0
D 4.23(a)
85
ch
pdQ.69,0
D 4.23(b)
Onde o diâmetro D é dado em m.
Caso a área da seção transversal tenha resultado menor que 0,00049 (m2) ou o
diâmetros menor que 25 mm, usar o diâmetro mínimo de 25 mm, ou seção
transversal com esta área. Para valores maiores, aproxime sempre para o diâmetro
superior.
Na Figura 4.19 (para diâmetros até 6 cm) e Figura 4.20 (para diâmetros maiores
ou igual a 6cm) são apresentadas as curvas que fornecem o diâmetro do
descarregador (orifício) em função da carga hidráulica hc e da máxima vazão de saída
permitida Qpd. As mesmas curvas são apresentadas para o caso de descarregador
funcionando como bocal na Figura 4.21 e Figura 4.22.
Na Figura 4.23 são apresentadas as curvas da área da seção transversal do
descarregador (orifício) em função da carga hidráulica hc e da máxima vazão de saída
permitida Qpd.
86
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
Vazão (l/s)
Ca
rga
hid
ráu
lica
(cm
)
diâmetro em mm
Figura 4.19. Diâmetro dos descarregadores de fundo (orifícios) em função da vazão e carga
hidráulica (diâmetros até 60 mm).
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Vazão (l/s)
Ca
rga
hid
ráu
lica
(cm
)
diâmetro em mm
Figura 4.20. Diâmetro dos descarregadores de fundo (orifícios) em função da vazão e carga
hidráulica (diâmetros maiores ou iguais a 60 mm).
87
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00
Vazão (l/s)
Ca
rga
hid
ráu
lica
(cm
)
diâmetro em mm
Figura 4.21. Diâmetro dos descarregadores de fundo (bocal) em função da vazão e carga
hidráulica (diâmetros até 60 mm).
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Vazão (l/s)
Ca
rga
hid
ráu
lica
(cm
)
diâmetro em mm
Figura 4.22. Diâmetro dos descarregadores de fundo (bocal) em função da vazão e carga
hidráulica (diâmetros maiores ou iguais a 60 mm).
88
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00
Vazão (l/s)
Ca
rga
hid
ráu
lica
(cm
)
3
5
7
10
20
30
Área (cm2)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Vazão (l/s)
Ca
rga
hid
ráu
lica
(cm
)
50 70 100
500 700 1000
2000 3000 4000
Área (cm2)
Figura 4.23. Área da seção transversal do descarregador de fundo (orifício) em função da
vazão e carga hidráulica.
89
Recomenda-se que seja utilizado o maior tamanho (diâmetro, área) possível
obtido no dimensionamento do descarregador, evitando, por exemplo, a utilização de
dois descarregadores. Esta medida evitará possíveis entupimentos da estrutura.
4.5.5 Dimensionamento do vertedor de excessos
O vertedor de excessos, como o próprio nome sugere, tem a finalidade de
escoar o excesso de água que entra no reservatório, quando ocorrem chuvas com
intensidade superior à utilizada no dimensionamento.
Recomenda-se, no entanto, que o dimensionamento do vertedor seja feito
somente quando o extravasamento do reservatório possa provocar danos na
propriedade. Na maioria dos casos este dispositivo é desnecessário, visto que a água
fica acumulada nas superfícies por um curto período de tempo.
O vertedor, de acordo com aspectos construtivos utilizados, podem ser de
paredes delgadas ou de parede espessa. Esta classificação é:
Parede delgada: e < 2/3.hmax,
Parede espessa: e 2/3. hmax
Onde e é a espessura da parede do vertedor; e hmax é a carga máxima desejada
no vertedor (hmax = z-zw, sendo z é a cota corrente e zw é a cota da crista). Neste
manual recomenda-se a utilização de hmax = 5 cm. Assim, o vertedor será de parede
delgada quando a espessura da parede for menor ou igual a 3 cm, e de parede
espessa quando a espessura forma maior que 3 cm.
A vazão de descarga do vertedor (Qv) deve ser determinada a partir da equação
(Método Racional).
A0,278.C.I. Qv (4.24)
Onde: Qv : vazão de descarga do vertedor (m3/s); C: coeficiente de escoamento
da área que contribui para a estrutura (entre 0,85 e 0,95); A: área drenada para a
estrutura (km2);I: intensidade da precipitação (mm/h). A intensidade I deve ser obtida
90
a partir da equação IDF do local em estudo, para uma duração igual ao tempo de
concentração (tc), com tempo de retorno de 50 anos. O tempo de concentração em
planos deve ser estimado a partir da equação da onda cinemática - Manning:
4,05,0
8,0
S.P
L.n.474,5tc
24
(4.25)
Onde: tc: tempo de concentração (minutos); S: declividade (m/m); n:
coeficiente de rugosidade de Manning (conforme tabela D1); L: comprimento do
escoamento (m); P24: precipitação com 24 horas de duração (mm). A P24 é
determinada para IDF correspondente ao local em estudo, considerando o tempo de
retorno de projeto.
Quando não existirem contribuições externas, a área contribuinte for, no
máximo de 1 ha, e a declividade média for menor ou igual a 0,2 m/m, o tempo de
concentração inicial não deve ser calculado pela formulação acima, mas sim adotado
igual a 5 minutos.
A equação para o dimensionamento do vertedor com de parede delgada é:
5.1)max
h.(Cv.95,2
Qv Lv (4.26)
Para paredes espessas:
5.1)max
h.(704,1.Cv
Qv Lv (4.27)
Onde: Lv : comprimento da crista do vertedor (m); Qv : vazão de descarga do
vertedor (m3/s); hmáx : carga sobre o vertedor (m); Cv : coeficiente de descarga do
vertedor.
Recomenda-se usar Cv=0,64, para vertedores de parede delgada, e Cv=0,86 para
vertedores de parede espessa, e hmáx igual a 5 cm.
91
92
Quadro 4.10. Planilha para dimensionamento de reservatório.
Modelo de procedimento de projeto Dimensionamento de reservatório
Projetista:
Empresa:
Data:
Projeto: Volume do reservatório – Exemplo 6.6
Localização: Região próxima ao 8º Distrito
1. Características da área
Largura do lote l = m
Comprimento do lote c = m
Área A = (l.c) / 10.000 A = ha
Declividade média (m/m) S= m/m
Comprimento do talvegue ou rede contribuinte (m) L= m
Coeficiente de escoamento correspondente à impermeabilização C=
2. Determinação da vazão máxima de saída do lote
AQpd .4,24 Qpd= l/s
3. Determinação do volume de armazenamento
Área Impermeável que drena a precipitação para os condutos pluviais AI= %
Volume a ser armazenado ( AIAV .705,4 ) V= m3
4. Determinação das características do reservatório
Existe restrição de cota para a implantação do reservatório Sim
Não
Se a resposta for Sim informar a altura H a ser usada no dimensionamento H= m
e calcular a área em planta necessária para o armazenamento (Aplanta=V/H) Aplanta= m2
Se a resposta for não informar a área em planta desejada Aplanta= m2
e calcular a altura necessária para o armazenamento (H=V/Aplanta) H= m
5. Determinação da seção do descarregador de fundo
Informar a diferença hc entre o nível máximo da água e o ponto médio da
abertura da seção de saída hc= m
Se o descarregador utilizado for um orifício hc
Qpd.37,0Ac
Se o descarregador utilizado for um bocal hc
Qpd.45,0Ac Ac= m
2
Caso o descarregador utilizado seja circular definir o diâmetro = mm
Se o descarregador é um orifício e circular hc
Qpd.69,0D
Se o descarregador utilizado for um bocal hc
Qpd.76,0D D = m
6. Dimensionamento do vertedor de excessos
Espessura da parede do vertedor e= cm
Se e< 3 cm Cv=0,64; Se e> 3 cm Cv=0,86 Cv=
Tempo de concentração (Conforme metodologia do Anexo D) tc= minutos
IDF do local:
I 50 anos= (mm/h)
Determinar a vazão de descarga do vertedor A0,278.C.I. Qv onde A em km2 Qv= m3/s
Determinação do comprimento do vertedor (Lv)
Se o vertedor for de parede delgada 5.1
maxh.2,95.Cv.
Qv Lv
93
Se o vertedor for de parede espessa 5.1)maxh.(704,1.Cv
Qv Lv Lv= m
5 MEDIDAS NA MICRODRENAGEM
5.1 Características
A microdrenagem urbana é definida pelo sistema de condutos pluviais no
loteamento ou na rede primária urbana. Neste capítulo, são apresentados os
procedimentos convencionais utilizados no projeto de uma rede deste tipo,
juntamente com o conceito de controle do aumento da vazão.
O dimensionamento de uma rede de pluviais é baseado nas seguintes etapas:
Subdivisão da área e traçado;
Determinação das vazões que afluem à rede de condutos;
Dimensionamento da rede de condutos;
Dimensionamento das medidas de controle.
Este capítulo apresenta os elementos físicos do projeto as definições e os
procedimentos para cálculo da vazão através do Método Racional, do
dimensionamento hidráulico da rede e da(s) detenção(ões) do sistema de drenagem.
5.2 Dados necessários
Os principais dados necessários à elaboração de um projeto de rede pluvial de
microdrenagem são os seguintes:
Mapas: Os principais mapas necessários ao estudo são os seguintes:
Mapa de situação da localização da área dentro do município;
Planta geral da bacia contribuinte: escalas 1:5.000 ou 1:10.000,
juntamente com a localização da área de drenagem. No caso de não
94
existir planta plani-altimétrica da bacia, deve ser delimitado o divisor
topográfico por poligonal nivelada;
Planta plani-altimétrica da área do projeto na escala 1:2.000 ou 1:1.000,
com pontos cotados nas esquinas e em pontos notáveis.
Levantamento Topográfico: o nivelamento geométrico em todas as esquinas,
mudança de direção e mudança de “greides” das vias públicas;
Cadastro: de redes existentes de esgotos pluviais ou de outros serviços que
possam interferir na área de projeto;
Urbanização: devem-se selecionar os seguintes elementos relativos à
urbanização da bacia contribuinte, nas situações atual e prevista no Plano Diretor:
Tipo de ocupação das áreas (residências, comércio, praças, etc.);
Porcentagem de área impermeável projetada de ocupação dos lotes;
Ocupação e recobrimento do solo nas áreas não urbanizadas
pertencentes à bacia.
Dados relativos ao curso de água receptor: as informações são as seguintes:
Indicações sobre o nível de água máximo do canal/córrego que irá
receber o lançamento final;
Levantamento topográfico do local de descarga final.
Adicionalmente, em função da configuração a ser definida será necessário o
levantamento de áreas específicas para detenção do escoamento.
5.3 Configuração da drenagem
Com base na topografia disponível e na rede de drenagem é realizado o
traçado da rede pluvial. Para estudar a configuração da drenagem é necessário
realizar um processo interativo com o projetista do arranjo e disposição da área,
95
principalmente para que se obtenha um melhor aproveitamento das áreas de
detenção ou retenção, de acordo com a filosofia de projeto da área.
5.3.1 Critérios para o traçado da rede pluvial
A rede coletora deve ser lançada em planta baixa (escala 1:2.000 ou 1:1.000),
de acordo com as condições naturais do escoamento superficial. Algumas regras
básicas para o traçado da rede são as seguintes:
Os divisores de bacias e as áreas contribuintes a cada trecho deverão
ficar convenientemente assinalados nas plantas;
Os trechos em que o escoamento se dê apenas pelas sarjetas devem
ficar identificados por meio de setas;
As galerias pluviais, sempre que possível, deverão ser lançadas sob os
passeios;
O sistema coletor, em uma determinada via, poderá constar de uma
rede única, recebendo ligações de bocas-de-lobo de ambos os passeios;
A solução mais adequada, em cada rua, é estabelecida,
economicamente, em função da sua largura e condições de
pavimentação;
O amortecimento do escoamento é realizado nas áreas baixas junto a
drenagem principal. Procura-se localizar a área de amortecimento
preferencialmente junto a saída do sistema projetado;
Preferencialmente os sistemas de detenções devem estar integrados de
forma paisagística na área, neste caso, poderá ser necessário utilizar
detenções ou retenções internas ao parcelamento na forma de lagos
permanentes ou secos integrados ao uso previsto para a área;
O projeto deve estabelecer a área máxima impermeável de cada lote do
parcelamento, além das áreas comuns.
96
5.3.2 Componentes da rede hidráulica
Bocas-de-lobo - as bocas-de-lobo devem ser localizadas de maneira a
conduzirem, adequadamente, as vazões superficiais para a rede de condutos. Nos
pontos mais baixos do sistema viário deverão ser necessariamente colocadas bocas-
de-lobo com vistas a se evitar a criação de zonas mortas com alagamentos e águas
paradas.
Poços de Visita - os poços de visita devem atender às mudanças de direção, de
diâmetro e de declividade à ligação das bocas-de-lobo, ao entroncamento dos
diversos trechos e ao afastamento máximo admissível.
Galerias circulares - o diâmetro mínimo das galerias de seção circular deve ser
de 0,30m. Os diâmetros comerciais correntes são: 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,80; 1,00;
1,20 e 1,50m. Alguns dos critérios básicos de projeto são os seguintes:
As galerias pluviais são projetadas para funcionamento a seção plena
com a vazão de projeto. A velocidade máxima admissível determina-se
em função do material a ser empregado na rede;
O recobrimento mínimo da rede deve ser de 1,00m, quando forem
empregadas tubulações sem estrutura especial. Quando, por condições
topográficas, forem utilizados recobrimentos menores, as canalizações
deverão ser projetadas do ponto de vista estrutural;
Nas mudanças de diâmetro, os tubos deverão ser alinhados pela geratriz
superior, como indicado na Figura 5.1.
97
Figura 5.1. Alinhamento dos condutos.
5.3.3 Reservatórios
A medida de controle, tradicionalmente utilizada para eliminar as inundações
na microdrenagem, consiste em drenar a área desenvolvida através de condutos
pluviais até um coletor principal ou riacho urbano. Esse tipo de solução acaba
transferindo para jusante o aumento do escoamento superficial com maior
velocidade, já que o tempo de deslocamento do escoamento é menor que nas
condições preexistentes. Desta forma, acaba provocando inundações nos troncos
principais ou na macrodrenagem.
A impermeabilização e a canalização produzem aumento da vazão máxima e do
escoamento superficial. Para que esse acréscimo de vazão máxima não seja
transferido para jusante, utiliza-se o amortecimento do volume gerado, através de
dispositivos como: tanques, lagos e pequenos reservatórios abertos ou enterrados,
entre outros. Essas medidas são denominadas de controle a jusante (downstream
control).
Características e funções dos reservatórios
Os reservatórios são utilizados de acordo com o objetivo do controle desejado.
Esse dispositivo pode ser utilizado para:
Controle da vazão máxima: Este é o caso típico de controle dos efeitos de
inundação sobre áreas urbanas. O reservatório é utilizado para amortecer o pico da
98
vazão a jusante, reduzindo a seção hidráulica dos condutos e procurando manter as
condições de vazão pré-existente na área desenvolvida.
Controle do volume: O reservatório é utilizado para a deposição de sedimentos
e depuração da qualidade da água, mantendo seu volume por mais tempo dentro do
reservatório. O tempo de detenção, que é a diferença entre o centro de gravidade do
hidrograma de entrada e o de saída, é um dos indicadores utilizados para avaliar a
capacidade de depuração do reservatório.
Controle de material sólido: quando a quantidade de sedimentos produzida é
significativa, esse tipo de dispositivo pode reter parte dos sedimentos para que sejam
retirados do sistema de drenagem.
Os reservatórios podem ser dimensionados para manterem uma lâmina
permanente de água (retenção), ou secarem após o seu uso, durante uma chuva
intensa para serem utilizados em outras finalidades (detenção) (Figura 5.2). A
vantagem da manutenção da lâmina de água e do consequente volume morto é que
não haverá crescimento de vegetação indesejável no fundo, sendo o reservatório
mais eficiente para controle da qualidade da água. O seu uso integrado, junto a
parques, pode permitir um bom ambiente recreacional. A vantagem de utilização do
dispositivo seco é que pode ser utilizado para outras finalidades. Uma prática comum
consiste em dimensionar uma determinada área do reservatório para escoar uma
cheia frequente, como aquele de dois anos de recorrência, e planejar a área de
extravasamento com paisagismo e campos de esporte para as cheias acima da cota
referente ao risco mencionado. Quando a mesma ocorrer, será necessário realizar
apenas a limpeza da área atingida, sem maiores danos a montante ou a jusante.
Na Figura 5.2, são apresentados, de forma esquemática, o reservatório de
detenção, e o reservatório com lâmina de água permanente (retenção). Os
reservatórios ou bacias de detenção são os mais utilizados nos Estados Unidos,
Canadá e Austrália. São projetados, principalmente, para controle da vazão, com
99
esvaziamento de até seis horas e com pouco efeito sobre a remoção de poluentes.
Aumentando-se a detenção para 24 a 60 h, poderá haver melhora na remoção de
poluentes (URBONAS & ROESNER, 1994), sendo que para esta finalidade é mais
indicado o uso de um reservatório de retenção. Este tipo reservatório pode ter um
fundo natural, escavado ou de concreto. Os reservatórios em concreto são mais caros,
mas permitem paredes verticais, com aumento de volume. Isso é útil onde o espaço
tem um custo alto.
ASCE (1985) menciona que as instalações de detenção têm maior sucesso
quando a instalação está integrada a outros usos, como a recreação, já que a
comunidade, no seu cotidiano, usará esse espaço de recreação. Portanto, é desejável
que o projeto desse sistema esteja integrado ao planejamento do uso da área.
a) reservatório de detenção
b) reservatório de retenção
Figura 5.2. Reservatórios para controle de material sólido (MAIDMENT, 1993).
100
5.3.4 Disposição dos componentes da rede de drenagem
Traçado preliminar - através de critérios usuais de drenagem urbana, devem
ser estudados diversos traçados da rede de galerias, considerando-se os dados
topográficos existentes e o pré-dimensionamento hidrológico e hidráulico. A definição
da concepção inicial é mais importante para a economia global do sistema do que os
estudos posteriores de detalhamento do projeto, de especificação de materiais, etc.
Esse trabalho deve ser desenvolvido simultaneamente ao plano urbanístico das
ruas e das quadras, pois, caso contrário, ficam impostas, ao sistema de drenagem,
restrições que levam sempre a maiores custos. O sistema de galerias deve ser
planejado de forma homogênea, proporcionando, a todas as áreas, condições
adequadas de drenagem.
Coletores existem duas hipóteses para a locação da rede coletora de águas
pluviais:
(a) no passeio, a 1/3 da guia (meio-fio) e
(b) a menos utilizada, sob o eixo da via pública (Figura 5.3).
Além disso, deve possibilitar a ligação das canalizações de escoamento das
bocas-de-lobo.
Bocas-de-lobo: a locação das bocas-de-lobo deve considerar as seguintes
recomendações:
Serão locadas em ambos os lados da rua, quando a saturação da sarjeta
assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades de
engolimento;
Serão locadas nos pontos baixos da quadra;
Recomenda-se adotar um espaçamento máximo de 60 m entre as bocas-
de-lobo, caso não seja analisada a capacidade de escoamento da sarjeta;
101
A melhor solução para a instalação de bocas-de-lobo é que esta seja
feita em pontos pouco a montante de cada faixa de cruzamento usada
pelos pedestres, junto às esquinas;
Não é conveniente a sua localização junto ao vértice de ângulo de
interseção das sarjetas de duas ruas convergentes, pelos seguintes
motivos: (i) os pedestres, para cruzarem uma rua, teriam que saltar a
torrente num trecho de máxima vazão superficial; (ii) as torrentes
convergentes pelas diferentes sarjetas teriam, como resultante, um
escoamento de velocidade em sentido contrário ao da afluência para o
interior da boca-de-lobo.
Figura 5.3. Rede coletora.
Poços de visita e de queda: o poço de visita tem a função primordial de
permitir o acesso às canalizações para limpeza e inspeção, de modo que se possam
102
mantê-las em bom estado de funcionamento. Sua locação é sugerida nos pontos de
mudanças de direção, cruzamento de ruas (reunião de vários coletores), mudanças de
declividade e mudança de diâmetro. O espaçamento máximo recomendado para os
poços de visita é apresentado na Tabela 5.1. Quando a diferença de nível entre o tubo
afluente e o efluente for superior a 0,70 m, o poço de visita será denominado de
queda.
Caixa de ligação - as caixas de ligação são utilizadas quando se faz necessária a
locação de bocas-de-lobo intermediárias ou para evitar-se a chegada, em um mesmo
poço de visita, de mais de quatro tubulações. Sua função é similar à do poço de visita,
dele diferenciam-se por não serem visitáveis. Na Figura 5.4 são apresentados exemplos
de localização de caixa de ligação.
Tabela 5.1. Espaçamento máximo dos poços de visita (DAEE/CETESB, 1980).
Diâmetro/altura do conduto (m) Espaçamento (m)
0,30 120
0,50 - 0,90 150
1,00 ou mais 180
Figura 5.4. Locação da caixa de ligação.
Detenção ou retenção: Conforme mencionado acima, os reservatórios podem
ser abertos ou enterrados, de acordo com as condições para sua localização. Em locais
103
onde o espaço seja reduzido ou que seja necessário manter-se uma superfície
superior integrada com outros usos, pode-se utilizar reservatórios subterrâneos; no
entanto, o custo desse tipo de solução é superior ao dos reservatórios abertos.
Quando o sistema descarrega diretamente o volume drenado para o
reservatório, trata-se de uma reservação do tipo on line. No caso em que o
escoamento é transferido para a área de amortecimento somente após atingir certa
vazão, o sistema é denominado off line.
Quanto à localização dos reservatórios dependerá dos seguintes fatores:
Em áreas muito urbanizadas, a localização depende da disponibilidade
de espaço e da capacidade de interferir no amortecimento. Se existe
espaço somente a montante, que drena pouco volume, o efeito será
reduzido;
Em áreas a serem desenvolvidas, deve-se procurar localizar o
reservatório nas regiões de baixo valor econômico, aproveitando as
depressões naturais ou parques existentes. Um bom indicador de
localização são as áreas naturais que formam pequenos lagos antes do
seu desenvolvimento.
5.4 Determinação da vazão de projeto
O método racional é largamente utilizado na determinação da vazão máxima
de projeto para bacias pequenas. Para o dimensionamento de redes, utilizando o
método racional, adota-se como limite uma área de até 2km2. Este método foi
apresentado no Capítulo 3.
104
5.5 Dimensionamento hidráulico da rede de condutos
5.5.1 Capacidade de condução hidráulica de ruas e sarjetas
As águas, ao caírem nas áreas urbanas, escoam, inicialmente, pelos terrenos
até chegarem às ruas. Sendo as ruas abauladas (declividade transversal) e tendo
inclinação longitudinal, as águas escoarão rapidamente para as sarjetas e, destas, ruas
abaixo. Se a vazão for excessiva poderão ocorrer:
a) alagamento das ruas e seus reflexos;
b) inundação de calçadas;
c) velocidades exageradas, com erosão do pavimento.
A capacidade de condução da rua ou da sarjeta pode ser calculada a partir de
duas hipóteses:
A água escoando por toda a calha da rua; ou
A água escoando somente pelas sarjetas.
Para a primeira hipótese, admitem-se a declividade da rua (seção transversal)
de 3% (Figura 5.5) e a altura de água na sarjeta h1 = 0,15 m. Para a segunda hipótese,
admite-se declividade também de 3% e h2= 0,10 m.
O dimensionamento hidráulico pode ser obtido pela equação de Manning
transformada:
n
SRh.AQ
2/13/2
(5.1)
Onde: Q: vazão (m3/s); A: área de seção transversal (m2); Rh: raio hidráulico
(m); S: declividade do fundo (m/m); n: o coeficiente de rugosidade de Manning. Para
via pública, o coeficiente de rugosidade, em geral, é de 0,017.
105
Figura 5.5. Seção da sarjeta.
5.5.2 Bocas-de-lobo
Tipos - As bocas coletoras (bocas-de-lobo) podem ser classificadas em três
grupos principais: bocas ou ralos de guias; ralos de sarjetas (grelhas); ralos
combinados. Cada tipo inclui variações quanto às depressões (rebaixamento) em
relação ao nível da superfície normal do perímetro e ao seu número (simples ou
múltipla) (Figura 5.6).
Capacidade de engolimento - Quando a água acumula sobre a boca-de-lobo,
gera uma lâmina com altura menor do que a abertura da guia. Esse tipo de boca-de-
lobo pode ser considerado um vertedor, e a capacidade de engolimento serão
2/3y.L.7,1Q (5.2)
Onde: Q: vazão de engolimento (m3/s); y: altura de água próxima à abertura na
guia (m); L: comprimento da soleira (m).
a) Boca-de-lobo de Guia
b) Boca-de-lobo com Grelha
106
c) Boca-de-lobo Combinada
d) Boca-de-lobo Múltipla
e) Boca-de-lobo com Fenda Horizontal Longitudinal
Figura 5.6. Tipos de bocas-de-lobo (DAEE/CETESB, 1980).
Na Figura 5.7 e Figura 5.8 são apresentados gráficos que permitem determinar a
vazão total, com base na altura e largura da depressão do bueiro, declividade
transversal e altura projetada de água.
Quando a altura de água sobre o local for maior do que o dobro da abertura na
guia, a vazão será calculada por
2/12/3 )h/1y(Lh01,3Q (5.3)
Onde: L: comprimento da abertura (m); h: altura da guia (m); y1: carga da
abertura da guia (m) ; (y1 = y - h/2). Para cargas de uma a duas vezes a altura da
abertura da guia (1 < yl/h < 2), a opção por um ou outro critério deve ser definida
pelo projetista.
107
Onde: W = largura da depressão em m; a = altura da depressão em m; I = declividade transversal do leito carroçável em m/m.
Figura 5.7. Capacidade de engolimento (DAEE/CETESB, 1980).
108
Figura 5.8. Capacidade de esgotamento das bocas-de-lobo com depressão de 5 cm em
pontos baixos das sarjetas (DAEE/CETESB, 1980).
As bocas-de-lobo com grelha funcionam como um vertedor de soleira livre para
profundidade de lâmina de até 12 cm. Se um dos lados da grelha for adjacente à guia,
este lado deverá ser excluído do perímetro L da mesma. A vazão é calculada pela
equação 5.4, substituindo-se L por P, onde P é o perímetro do orifício em m. Para
profundidades de lâmina maiores que 42 cm, a vazão é calculada por:
2/1y.A.91,2Q (5.4)
109
Onde: A: área da grade, excluídas as áreas ocupadas pelas barras (m2); y: altura
de água na sarjeta sobre a grelha (m). Na faixa de transição entre 12 e 42 cm, a carga
a ser adotada é definida segundo julgamento do projetista.
A capacidade teórica de esgotamento das bocas-de-lobo combinadas é,
aproximadamente, igual à somatória das vazões pela grelha e pela abertura na guia,
consideradas isoladamente.
Fatores de redução da capacidade de escoamento - A capacidade de
escoamento anteriormente citada pode, segundo alguns autores, sofrer redução no
valor calculado, dadas limitações existentes nos casos reais.
No caso das sarjetas, uma vez calculada a capacidade teórica, multiplica-se o
seu valor por um fator de redução, que leva em conta a possibilidade de obstrução de
sarjetas de pequenas declividades por sedimentos, carros estacionados, lixo, etc. Na
Tabela 5.2 são apresentados valores recomendados de fatores de redução.
A capacidade de esgotamento das bocas-de-lobo é menor que a calculada
devido a vários fatores, entre os quais: obstrução causada por detritos,
irregularidades nos pavimentos das ruas junto às sarjetas e alinhamento real. Na
Tabela 5.3 são propostos alguns coeficientes de redução para estimar essa redução.
Tabela 5.2. Fatores de redução de escoamento das sarjetas (DAEE/CETESB, 1980).
Declividade da sarjeta (%) Fator de redução
0,4 0,50
1 a 3 0,80
5,0 0,50
6,0 0,40
8,0 0,27
10 0,20
110
Tabela 5.3. Fator de redução do escoamento para bocas-de-lobo (DAEEE/CETESB, 1980).
Localização na sarjeta Tipo de Boca de Lobo % permitida sobre o valor teórico
Ponto Baixo
De guia
Com grelha
Combinada
80
50
65
Ponto Intermediário
Guia
Grelha longitudinal
Grelha transversal ou longitudinal com barras transversais combinadas
80
60
60
110% dos valores indicados para a grelha
correspondente
* Valor que multiplica os indicados nas grelhas correspondentes.
5.5.3 Galerias
O dimensionamento das galerias é realizado com base nas equações hidráulicas
de movimento uniforme, como a de Manning (equação 5.1), Chezy e outras. O cálculo
depende do coeficiente de rugosidade e do tipo de galeria adotado. Para maiores
detalhes quanto aos coeficientes de rugosidade.
Os passos a serem seguidos para o dimensionamento das galerias de uma rede
de microdrenagem pluvial são apresentados a seguir.
1. Definir o “layout” da rede pluvial e os locais de amortecimento, dispor os
equipamentos de drenagem. Veja exemplo na Figura 5.9. Neste caso não foram
introduzidos os reservatórios. Ver item seguinte deste manual.
2. Delimitar as áreas contribuintes a cada rede de drenagem (Figura 5.10);
3. Calcular o tempo de concentração de cada segmento de trecho para uma
seção de escoamento e vazão estimados;
111
4. Determinar o coeficiente de escoamento de cada bacia de contribuição;
5. Determinação da chuva de projeto baseado na chuva de projeto e IDF de
Brasília descrita no Capítulo 3;
6. Calcular a vazão de entrada em cada conduto pela soma da vazão de
montante adicionada da vazão contribuinte;
7. Escolhendo uma seção de escoamento, circular, quadrada ou retangular é
possível determinar a dimensão principal com base na vazão e nas outras variáveis
como declividade e rugosidade. A equação de Manning é dada pela equação 5.1.
Considerando que a incógnita é a vazão, para uma seção circular o diâmetro é obtido
por:
8/3
2/1S
n.Q55,1D
(5.5)
8. Adota-se o diâmetro comercial correspondente, sempre arredondando o
valor para o diâmetro maior;
9. Calcular as condições de escoamento real, sempre que o Diâmetro adotado
for maior que o Diâmetro calculado, utilizando a seguinte equação.
2/13/8 S.D
n.QFh (5.6)
10. Determinado Fh, entra-se com este valor na tabela do anexo IV,
determinam-se as relações Rh/D e y/D.
11. Como D é conhecido, calcula-se agora o Rh*
Rh* = Fh.D (5.7)
12. Com base na equação de Manning, determina-se a nova velocidade v*;
13. O tempo de viagem do escoamento é obtido pela equação de movimento
uniforme (considerando o comprimento do trecho):
112
velocidade
ocompriment te (5.8)
14. Para os trechos subsequentes, o tempo de concentração tc será do trecho
inicial mais o tempo de escoamento te. O procedimento se repete para todos os
trechos subsequentes, lembrando que sempre que, para um PV, concorrerem dois ou
mais trechos, o tc adotado deverá ser aquele que representar o maior valor.
Figura 5.9. Sistema de galerias da rede de drenagem pluvial.
113
Figura 5.10. Bacias contribuintes a rede de pluvial.
5.6 Dimensionamento do reservatório de amortecimento
O dimensionamento do reservatório envolve as seguintes etapas:
Disposição espacial do reservatório;
Determinação do volume;
Dimensionamento hidráulico dos dispositivos de saída.
O dimensionamento dos dispositivos de saída deve considerar o tempo de
esvaziamento do volume de qualidade da água e os critérios utilizados no capítulo
anterior, de acordo com o tipo de reservatório escolhido.
114
5.6.1 Disposição espacial do reservatório
A escolha do local do reservatório depende essencialmente do espaço
disponível. O local ideal é sempre junto ao sistema de drenagem que permita o maior
efeito sobre a vazão de jusante.
Nos trechos em que não existe separador absoluto da rede de drenagem com
relação a rede sanitária, o controle da qualidade da água não pode ser realizado por
uma detenção aberta. Neste caso, a detenção é projetada para receber somente o
excedente da capacidade de descarga do sistema de galerias e/ou canais e funciona
off-line (Figura 5.10). O canal ou galeria que drena a vazão paralelamente ao
reservatório é chamado de by-pass. Durante a estiagem, o escoamento que é
transportado pelo sistema de drenagem é uma combinação de esgoto sanitário com
pluvial.
Este mesmo dispositivo pode funcionar com um vertedor lateral ou com uma
galeria ou canal, extravasando para a área de detenção a partir de uma vazão, como
pode ser observado na Figura 5.11. Estes são sistemas de detenção parcialmente on-
line, mas que funcionam como o anterior. Existem grandes variações destes
dispositivos em função dos condicionantes locais de capacidade de escoamento para
jusante, volume e afluência ao sistema.
Sistema de drenagem
A
115
Figura 5.11. Sistema de drenagem com capacidade limitada na seção A e uso da detenção
para amortecimento da vazão para volume superior a capacidade de escoamento em A
(detenção off-line).
detenção
detenção
Seção comcapacidade
limitada
A
A’
Câmara de
entrada
Seção A-A’
(a) reservatório on-line com câmara de retenção de resíduos sólidos
detenção
detenção
Seção comcapacidade
limitada
A
A’
Seção A-A’
(b) reservatório on-line com reservação lateral Figura 5.12. Detenção ao longo do sistema de drenagem (on-line). Controle de saída
limitado pela seção de jusante.
Quando existe separador absoluto (situação predominante no Distrito Federal),
as detenções também devem ser projetadas para reter sempre a parte inicial da
inundação do pluvial com o objetivo de melhorar os condicionantes de qualidade da
água e sedimentos, além de amortecer o volume excedente visando o controle de
volume (recomenda-se este tipo de estrutura quando existe separador absoluto). Este
tipo de dispositivo é denominado de Detenção estendida porque mantém a água da
primeira parte da cheia, que contém maior quantidade de contaminação por um
período de 6 a 12 horas na detenção. Geralmente este tipo de reservatório funciona
116
on-line, com uma câmara de entrada para reter os resíduos sólidos e uma canaleta
para o escoamento na estiagem.
Além deste sistema, existem dispositivos denominados de Retenção que são
reservatórios com lâmina de água, que são projetados para melhorar a qualidade da
água da drenagem afluente em função do tempo de residência do volume dentro do
reservatório.
Estes dispositivos têm seu volume acrescido, com relação ao amortecimento
pico, visando o atendimento das condições de qualidade da água.
5.6.2 Volume do reservatório
Os reservatórios devem controlar a vazão máxima, qualidade da água e
sedimentos. Para reservatórios que vão ser construídos para obediência da legislação
(até 100 ha) devem utilizar a metodologia prevista do Capítulo 3, somando-se as
vazões das equações 3.3 e 3.4.
Quando a área da bacia é de até 200 ha e existe capacidade na rede de
drenagem, o volume para controle da vazão máxima pode ser dimensionado com
base na seguinte equação
t).qn)bt(
a.C.78,2.(06,0v
d
(5.9)
Onde v = é o volume específico do reservatório (m3/ha); C o coeficiente de
escoamento da bacia hidrográfica do método racional; qn é vazão específica de
capacidade da seção de saída da bacia em l/(s.ha); t é a duração em minutos; a, b e d
são os coeficientes da IDF para o risco em estudo ( d)bt(
aI
). A duração t é obtida,
por iteração, pela equação:
b)w
st(t r
(5.10)
117
Onde w =)d1(C.a.78,2
qn
;
d1
bs
; r =
1d
1
.
O volume adicional para qualidade da água deve ser estimado pela equação
3.5.
118
6 MEDIDAS NA MACRODRENAGEM
6.1 Caracterização
A macrodrenagem envolve bacias geralmente com área superior a 2 km2 ou
galerias superiores a 1,0 m de diâmetro ou equivalente1. O escoamento é composto
pela drenagem de áreas urbanizadas (microdrenagem e áreas de fonte) e não
urbanizadas (canais naturais de escoamento). Geralmente, a macrodrenagem
corresponde a uma das sub-bacias definidas dentro do Plano Diretor de Drenagem
Urbana ou faz parte de um dos seus ramais.
Para projetar a macrodrenagem é necessário:
Representar o sistema de drenagem da macrodrenagem definido por
trechos urbanizados e rurais, com a caracterização de todas as seções
representativas do sistema de fluxo;
Representar a transformação do processo precipitação – vazão de todas
as sub-bacias que contribuem para o sistema de macrodrenagem de
forma detalhada ou por sub-bacias concentradas.
A análise de estudos e projetos da macrodrenagem deve contemplar os
cenários de ocupação da bacia, geralmente representados por:
Cenário atual, onde é possível estabelecer esta ocupação com base em
informações de imagens e levantamentos específicos;
Cenário futuro, representado pelo Plano Diretor Urbano previsto para a
cidade.
1 Esta definição de macrodrenagem deve ser considerada como aproximada, apenas um referencial.
119
Associado ao cenário de uso do solo, os projetos de macrodrenagem devem
considerar o risco relacionado com a precipitação de projeto, caracterizado no
Capítulo 3 deste Manual.
6.2 Planejamento da macrodrenagem
6.2.1 Tipos de bacias
O planejamento da macrodrenagem permite dar sustentabilidade e evitar a
transferência de impacto dentro da bacia hidrográfica. Existem geralmente duas
situações onde o planejamento é diferenciado:
a) Bacia desenvolvida com loteamentos implantados: desenvolvimento do plano de
controle, com medidas de detenção e ampliação de rede pluvial, tratando a bacia
de forma integrada e considerando todos os efeitos do escoamento. O princípio é
o de que a vazão de saída da bacia não deve ser ampliada, e seu planejamento
deve eliminar todos os locais de alagamento previstos para os cenários de uso do
solo do Plano Diretor e para o risco escolhido.
b) Bacia em estágio rural: a bacia está no primeiro estágio de urbanização ou ainda
tem grande parte da sua área em estado rural. Neste caso, pode-se utilizar a
seguinte estratégia (Figura 6.1):
O poder público deve regulamentar o uso e ocupação, especialmente
nas áreas naturalmente inundáveis;
Reservar estas áreas inundáveis para que atuem como reservatórios de
detenção urbana;
Regulamentar a microdrenagem para não ampliar a enchente natural;
Planejar parques e outras as áreas públicas com lagos para amortecer e
preservar os hidrogramas de uma mesma bacia, ou entre diferentes sub-
bacias;
120
Nenhuma área desapropriada pelo poder público pode ficar sem
implantação de algum tipo de infraestrutura de lazer pública (parque ou
área esportiva), evitando desta forma que a mesma seja invadida.
Figura 6.1. Planejamento de controle de bacia no primeiro estágio de urbanização.
6.2.2 Etapas do planejamento
No estudo de planejamento do controle da drenagem urbana de uma bacia são
recomendadas as seguintes etapas de desenvolvimento (Figura 6.2).
(a) Caracterização da bacia: esta etapa envolve o seguinte:
(a.1) Avaliação da geologia, tipo de solo, hidrogeologia, relevo, ocupação
urbana, população caracterizada por sub-bacia para os cenários de interesse;
(a.2) Drenagem - definição da bacia e sub-bacias, sistema de drenagem natural
e construído, com as suas características físicas tais como: seção de escoamento, cota,
comprimento de canais e cursos d’água e bacias contribuintes à drenagem;
(a.3) Dados hidrológicos - precipitação, sua caracterização pontual, espacial e
temporal; verificar a existência de dados de chuva e vazão que permitam ajustar os
parâmetros dos modelos utilizados; dados de qualidade da água e produção de
material sólido (sedimentos).
121
Figura 6.2. Fluxograma de atividades para avaliação das alternativas de controle na macrodrenagem.
Caracterizar a bacia
Risco de projeto
Precipitação de projeto
Chuva-vazão sub-bacias
Macrodrenagem
modelo
Caracterizar a rede
escoamento
Caracterização
Cenários de planejamento
Avaliação da Capacidade do sistema
de drenagem
Estudo de alternativas para controle dos alagamentos
Avaliação Econômica das alternativas
Avaliação ambiental
Verificação para cheias superiores a de projeto
Otimização das alternativas
122
(b) Definição dos cenários de planejamento e risco: os cenários de
planejamento são definidos de acordo com o desenvolvimento previsto para a cidade,
representado pelo Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano, bem como as áreas
ocupadas que não foram previstas, áreas desocupadas parceladas e áreas que
deverão ser parceladas no futuro. Da mesma forma, o risco do estudo deve ser
escolhido de acordo com o potencial de prejuízos e risco de vida (ver item anterior e
Capítulo 3).
(c) Determinação da precipitação de projeto: com base nos registros de
precipitação da área mais próxima da bacia deve-se escolher a curva IDF e determinar
a precipitação com duração de pelo menos 24 horas. Este valor deve ser distribuído
no tempo em intervalos de tempo escolhido para a simulação. O intervalo de tempo
deve ser menor ou igual a 1/5 do tempo de concentração da bacia. Para bacias
maiores que 25 km², deve-se verificar o abatimento espacial do valor máximo de
precipitação. A IDF para o DF foi apresentada no Capítulo 3.
(d) Avaliação da capacidade e Simulação dos cenários: os cenários são
simulados para as redes de drenagem existentes ou projetadas. O modelo hidrológico
utilizado deve ser capaz de representar a região hidrográfica da simulação da forma
mais realista possível, dentro do cenário previsto. A finalidade destas simulações é
identificar se o sistema tem capacidade de comportar os acréscimos de vazão gerados
pela evolução urbana de cada cenário, no caso de verificação; ou no caso de projeto,
se o sistema foi corretamente dimensionado para a vazão existente. Quando se utiliza
o cenário de ocupação urbana atual, o objetivo é verificar a capacidade de
escoamento das redes de drenagem existentes. A análise dos resultados permite
identificar os locais onde o sistema de drenagem não tem capacidade de escoar as
vazões, gerando, portanto, inundações. Para grande parte das bacias do Distrito
Federal foram efetuadas estas simulações dentro do Plano Diretor de Drenagem.
(e) Seleção de alternativas para Controle: considerando as condições
simuladas no item anterior, quando a situação for de verificação da capacidade das
123
redes de drenagem, devem ser identificadas as limitações existentes no sistema e os
locais onde ocorrem estas limitações(caso não exista, esta etapa não é realizada).
Neste caso, o planejador deve buscar analisar as alternativas de controle, priorizando
medidas de detenção ou retenção, que não transfiram para jusante os acréscimos de
vazão máxima. Geralmente, a combinação de soluções envolve reservatórios urbanos
em áreas públicas, ou áreas potencialmente públicas, com adaptação da capacidade
de drenagem em alguns trechos, mantendo a vazão máxima dentro de limites
previstos pela legislação ou da capacidade dos rios, córregos ou canais a jusante do
sistema. No caso de dimensionamento, a alternativa de controle deve prever a
utilização de estruturas de amortecimento da cheia para não ampliar a enchente a
jusante, e deve-se verificar se a rede projetada tem capacidade para escoar a atual
vazão.
(f) Simulação das alternativas de controle: definidas as alternativas na fase
anterior, as mesmas devem ser simuladas para o risco e cenário definido como meta.
Nas simulações é verificado se a alternativa de controle também evita as inundações
das ruas para riscos menores ou iguais ao de projeto. No caso de verificação, a
mesma pode ser realizada para o cenário atual de ocupação e/ou para um cenário de
ocupação futura. Nesta análise também deve ser examinado o impacto para riscos
superiores ao de projeto (até 100 anos), com a finalidade de alertar a Defesa Civil,
tráfego e outros elementos urbanos, sobre os riscos à população envolvidos caso
ocorra esta situação.
(g) Avaliação da qualidade da água: as etapas da avaliação da qualidade da
água são:
(g.1) Determinação da carga proveniente do esgoto sanitário que não é
coletada pela rede de esgotamento sanitário;
(g.2) Determinação da carga de resíduo sólido;
124
(g.3) Determinação da carga poluente produzida pelo esgoto pluvial
(drenagem);
(g.4) avaliação da capacidade de redução das cargas em função das medidas de
controle previstas nas alternativas. A avaliação da qualidade da água depende da
existência da rede de esgotamento sanitário.
(h) Avaliação econômica: os custos das alternativas devem ser quantificados,
permitindo analisar a alternativa mais econômica para controle da drenagem,
envolvendo, quando possível, também a melhoria da qualidade da água pluvial.
(i) Seleção da alternativa: em função dos condicionantes econômicos, sociais e
ambientais, deve ser recomendada uma das alternativas de controle para o sistema
estudado, estabelecendo etapas para projeto executivo, sequência de implementação
das obras e programas que sejam considerados necessários.
(j) Verificação para cheias maiores que a de projeto: esta fase envolve
identificar condições de funcionamento superiores à de projeto, para prevenção.
6.3 Usos dos Modelos Matemáticos no Planejamento
6.3.1 Tipos de modelos
Os modelos utilizados nos estudos de macrodrenagem são os seguintes (Figura
6.3):
Modelos de Capacidade em Regime Permanente (MRP): são modelos
utilizados para determinar o nível e/ou vazão para uma situação limite
de vazão (vazão máxima ou mínima);
Modelos de Simulação de Quantidade - Precipitação – Vazão (MPV):
Estes modelos permitem simular a vazão com base na precipitação
ocorrida na bacia;
Modelo de Otimização (MOT): O modelo de otimização é utilizado para
buscar a alternativa mais econômica para controle da bacia no risco de
125
projeto. Este modelo utiliza internamente um modelo do tipo MPV para
fazer as tentativas, resultando na solução mais econômica que atenda o
cenário para o risco escolhido;
Modelo de Cargas e de Qualidade da Água: Este modelo é utilizado para
estimar as cargas dos parâmetros de qualidade da água que entram no
sistema de drenagem. Com base nestas cargas, é simulada a qualidade
da água na rede de pluviais. O modelo pode também ser utilizado para
simular as mudanças na qualidade da água, resultante das medidas
previstas em conjunto com a análise de alternativas;
Modelo Hidrodinâmico (MH): Este tipo de modelo é uma variante sofisticada do modelo MPV, utilizado para verificar o modelo MPV e para estimar níveis de cheia para cenários superiores ao de projeto.
Figura 6.3. Tipos de modelos e seus usos.
126
O modelo de otimização citado acima pode ser dispensado se o projetista
utilizar apenas o modelo MPV por tentativa e erro até encontrar a melhor solução, no
entanto, ocorrerá aumento de homem/hora na definição da solução ótima.
A seguir é apresentada uma visão sintética dos tipos de modelos e no anexo
uma introdução sobre alguns destes modelos. Para maiores detalhes procure
consultar os manuais dos modelos mencionados e Tucci (1998), entre outros.
6.3.2 Modelos para avaliar a capacidade de escoamento
A capacidade do escoamento de um canal pode ser estimada diretamente pela
equação de Manning, deduzida para escoamento uniforme. Neste caso, não está
sendo considerado o remanso ou restrições de jusante. A equação é a seguinte:
n
SA.R Q
1/22/3o
(6.1)
Onde A = área da seção do escoamento; R = A/P onde P é o perímetro
molhado, So é a declividade do fundo do conduto, canal ou rio e n a rugosidade. A
vazão máxima ou a capacidade de um canal conhecido pode ser determinada para a
cota de extravasamento do conduto.
Para trechos de condutos ou canais onde podem existir efeitos de remanso de
trechos de jusante ou outros efeitos hidrodinâmicos, é necessário utilizar-se de
modelos que consideram estes efeitos. Em regime permanente o escoamento pode
ser determinado pela equação de energia. Geralmente este cálculo não é realizado
porque, no estudo do Plano, de uma seção procura-se sempre a capacidade máxima
local e, com os outros modelos apresentados abaixo são estimadas as soluções para
atender as condições de projeto.
O escoamento uniforme mais simples pode ser determinado com o auxílio de
uma planilha eletrônica, enquanto que o escoamento em regime permanente não-
uniforme pode utilizar programas livres disponíveis na Internet como o HEC-RAS
(www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/).
127
6.3.3 Precipitação de projeto
A precipitação de estudo de cheia pode ser definida com base numa ocorrência
histórica ou pela chuva de projeto que caracteriza uma condição crítica de
dimensionamento.
O método mais comum de projeto é o dos blocos alternados que distribui a
chuva no tempo com base nas curvas intensidade-duração-frequência (IDF). Os outros
métodos são o hietograma triangular do SCS, muito semelhante ao anterior, ou
métodos baseados na distribuição temporal das chuvas da região em estudo, como
Huff ou Pilgrim e Cordery.
Quanto à duração da chuva, deve-se adotar como referência o tempo de
concentração de toda a bacia, e não das sub-bacias em que ela foi dividida. Utiliza-se
uma duração igual ou maior ao tempo de concentração. Quando são usados
reservatórios de detenção, a duração da simulação aumenta e deve-se procurar
representar períodos longos como 24 horas. O cenário de chuva de duração longa
inclui o período de chuva máxima, concentrado dentro de uma parte do período.
Mesmo no cálculo de medidas em pequena escala (por exemplo, reservatórios de
lote), deve-se no mínimo verificar os resultados para chuvas de longa duração.
Utilizando a chuva de projeto num modelo chuva-vazão (situação usual por falta
de dados de vazão), o risco da vazão obtida não é necessariamente o mesmo da
precipitação. Portanto, o risco relacionado é o da precipitação e não o da vazão.
6.3.3.1 Proposta de metodologia
A precipitação é um dado hidrológico de entrada para a simulação. Existem as
seguintes situações:
Precipitação de projeto (obtida a partir de uma equação IDF);
Precipitação conhecida (evento observado).
A precipitação de projeto é determinada com base na IDF apresentada no
capítulo 3 deste relatório:
128
1. Determine o tempo de concentração (tc) da bacia em estudo. Quando
envolver trechos em canais o tempo de concentração deve considerar
também o tempo de propagação na seção principal a ser simulada. O tempo
de concentração pode ser estimado por várias expressões apresentadas no
Anexo III;
2. A duração total da chuva deve ser de, no mínimo, 24 horas;
3. Determine o intervalo de tempo de simulação (t) com base no seguinte
critério 5tt c . Se a bacia for subdividida em sub-bacias e a simulação for
conjunta o intervalo de tempo deve ser o menor entre as bacias estudadas;
4. Determinar a partir da curva IDF as precipitações máximas para o tempo de
retorno escolhido e duração correspondente a cada intervalo de tempo
acumulado. Por exemplo, para um intervalo de tempo de 30 minutos obtenha
P (30 min); P(60min); P(90 min), etc., até o tempo total de precipitação.
5. Utilize o fator de redução espacial da precipitação para áreas superiores a 25
km2 (consulte TUCCI, 1993);
6. Obtenha as precipitações de cada intervalo de tempo e a sua distribuição
temporal crítica (métodos mencionados acima, ver ZAHED FILHO &
MARCELLINI, 1995).
6.3.4 Processos e critérios na bacia urbana
A transformação da precipitação que ocorre no tempo e no espaço na bacia em
vazão em um conduto, canal ou reservatório geralmente é separado em dois módulos
principais:
Módulo Bacia que é a parcela discretizada do sistema na qual os processo são
considerados concentrados e a vazão resultante deverá entrar num conduto ou
canal de macrodrenagem.
Módulo Escoamento: é a modelagem do escoamento num conduto, canal ou
reservatório que é transportado pela rede no tempo e no espaço.
No módulo bacia haverá também transporte, mas por condutos que não são
129
representados, já que o processo é sintetizado no que se chama de escoamento
superficial.
Neste texto chamamos o módulo bacia de “modelo chuva-vazão” e o módulo
escoamento de “modelo de escoamento” (ver itens seguintes).
O modelo “chuva-vazão” tem duas componentes, a determinação da
precipitação efetiva (parcela da chuva que se transforma em escoamento); e a
propagação dessa água até a entrada na rede de macrodrenagem. Para a
representação do primeiro fenômeno as alternativas mais frequentes são:
Método da curva-número do SCS (CN): é um parâmetro extensamente
tabulado, o que facilita a estimativa, e podem ser construídas relações com a
área impermeável;
Curva de infiltração (Horton, Philips, etc.), combinada com estimativas da área
impermeável.
O coeficiente de escoamento, embora comum e muito tabelado, tem o
inconveniente de não levar em conta a variação temporal da chuva, e não é adequado
para cálculo de volumes para bacias maiores. O coeficiente de escoamento (e o
método racional) é aplicável a áreas pequenas.
As metodologias de separação de escoamento tomam como referência, para
determinação dos parâmetros, o tipo de solo. Em áreas urbanizadas ou em processo
de urbanização, a camada superior do solo é removida, coberta ou muito alterada.
Portanto, deve-se ter muito cuidado ao utilizar mapas de solos, que normalmente
descrevem somente a situação natural de pré-urbanização.
Campana e Tucci (1994) apresentaram uma curva que relaciona a densidade
habitacional e a área impermeável de uma bacia com base em dados de Curitiba, São
Paulo e Porto Alegre. Esta curva permite estudar cenários futuros de ocupação
urbana, já que a densidade habitacional é utilizada como indicativo de Planejamento
Urbano. Para o Distrito Federal não foi possível estabelecer uma relação entre
densidade e área impermeável única e foi utilizada preliminarmente a curva de
130
Campo Grande, mas seria razoável se estimar, no futuro, esta curva para diferentes
tipos de ocupação que formam o DF. Esta curva é importante para prognóstico de
futuras ocupações, já que para as atuais é possível determinar com base em imagens
de satélite existentes.
6.3.4.1 Escoamento Superficial
Uma vez calculado quanto da chuva se transforma em escoamento, essa água
deve ser propagada até sua entrada na rede de macrodrenagem. Existem na literatura
diversos métodos para esse cálculo. Os métodos podem dependem da disponibilidade
de dados como Clark, Nash, Onda Cinemática, entre outros métodos conceituais
lineares e não-lineares (TUCCI, 1998), e os métodos baseados no hidrograma sintético
(lineares).
Os hidrogramas unitários sintéticos, como Snyder ou o triangular do SCS foram
desenvolvidos em geral para áreas rurais, condição muito diferente da aplicação em
uma área urbana. SCS (1975) adaptou o valor do parâmetro para áreas urbanas. A
regionalização de parâmetros destes modelos tem sido apresentada para vários
locais, destacando-se Diaz e Tucci (1989), que regionalizaram o HU para bacias
urbanas brasileiras.
Métodos como Clark e Nash são mais adequados, já que seus parâmetros podem
ser estimados levando em conta as características da área simulada. Germano et al.
(1998) regionalizou os parâmetros do modelo Clark utilizado no IPH-II para bacias
urbanas brasileiras.
O uso da onda cinemática depende de um detalhamento muito grande do
sistema físico, que nem sempre é possível estabelecer. Além disso, a
representatividade depende das reais condições do escoamento e da escala de
aplicação. Por exemplo, uma sarjeta poderia ser considerada como um canal
triangular; mas na realidade costuma ter carros estacionados, assim como sacolas de
lixo e outros objetos semelhantes, que fazem com que o escoamento pareça mais
uma cascata de reservatórios que um canal. Por outro lado, quando a unidade de
131
representação é um quarteirão ou mais, a definição da “rugosidade” ou a
“declividade” de um conjunto de telhados, pátios, gramados, etc. considerados em
conjunto requer um ajuste com dados observados.
6.3.4.2 Escoamento na rede de macrodrenagem
No escoamento de uma rede de macrodrenagem e das alternativas de controle,
a interação (tanto física como operacional) entre as componentes da rede é
fundamental. O desenvolvimento de alternativas eficientes de solução, e a garantia de
seu adequado funcionamento, dependem de levar em conta as interações existentes.
Geralmente existem duas classes de modelos como citado anteriormente: modelos
hidrológicos e hidrodinâmicos. O primeiro tipo de modelo é utilizado para a fase de
estudo de alternativas e o segundo para verificação da alternativa escolhida e para
cenários superiores aos de projeto.
Com o objetivo de representar mais fielmente o funcionamento da rede de
drenagem, os modelos de rede usualmente limitam à entrada do escoamento
superficial nos condutos da rede, em função da capacidade do conduto e das
condições de escoamento, tal qual acontece na realidade. A maioria dos modelos
armazena o escoamento excedente, usualmente no ponto em que este chega à rede,
para eventualmente liberá-lo depois, à medida que as condições nos condutos
permitem o escoamento. A água que escoa para fora da rede por excesso de pressão
é tratada de maneira semelhante, usualmente sendo acumulada no ponto de saída.
Na realidade esta é uma das possibilidades, existem vários comportamentos possíveis.
A água poderia escoar pelas ruas até algum outro ponto, e entrar na rede ou se
acumular, ou continuar escoando para jusante, dependendo da topografia e das
condições nos condutos em cada ponto, em cada instante de tempo.
Este problema não é crítico nas simulações de projeto, já que a rede deve ser
capaz de absorver em cada ponto a água que chega. Já nas simulações para
calibração, quantitativa ou qualitativa, e simulações de diagnóstico em geral, é
importante não confundir os pontos de insuficiência da rede com pontos onde
132
acontecerá alagamento.Há suposição implícita de que todo o escoamento gerado na
bacia chega até a rede de macrodrenagem, ou seja, a microdrenagem funciona
perfeitamente. Este tipo de consideração pode resultar em locais críticos que não
registram alagamentos. Isso não é um erro, a insuficiência da rede realmente
acontece, mas está sendo mascarada pelos condicionantes da microdrenagem.
Os casos mencionados acima mostram que a análise da simulação não pode se
limitar aos resultados do modelo da rede de drenagem. É indispensável contemplar
na análise o comportamento da água na superfície da bacia, até ela chegar à
macrodrenagem, e o que a água faria no caso de não conseguir entrar na rede.
6.3.4.3 Medidas de controle na fonte
Na definição das medidas de controle e avaliação de seus impactos, um caso que
merece atenção especial é o das medidas de controle na fonte aplicadas a escala de
lote, como microrreservatórios de detenção ou superfícies de infiltração. As questões
que devem dificultar essa avaliação são: (a) incerteza quanto à sua implantação,
operação e manutenção; (b) qual seu impacto real sobre o escoamento, e (c) qual a
sustentabilidade temporal desse impacto.
A efetiva implementação de medidas de controle em escala de lote depende da
instalação e adequado funcionamento de um número muito alto de componentes
individuais. Esses componentes frequentemente dependem dos moradores, e não do
poder público, que fica limitado a exigir a instalação e fiscalizar o funcionamento. Por
comparação, no caso de medidas de controle que operam em escalas maiores
(reservatórios em loteamentos, bairros, etc.) a implantação depende de decisões
administrativas do poder público; elas são mais claramente individualizadas, e a
responsabilidade pela sua operação e manutenção é bem definida.
À incerteza sobre a implementação e funcionamento deve-se somar a incerteza
com relação ao impacto efetivo das medidas de controle na fonte. Em outras palavras,
se elas forem adequadamente implementadas e operadas, como quantificar seu
impacto real sobre a geração de escoamento? Não existe um monitoramento
133
adequado avaliando este impacto em nível de bacia hidrográfica. Parece pouco
provável que se consiga anular completamente o impacto da urbanização, já que
dificilmente o controle na fonte consegue atingir 100 % da superfície da bacia (por
exemplo, ruas e passeios). Além disso, algumas medidas, como as orientadas à
infiltração, podem ser bastante vulneráveis ao tempo.
As dúvidas mencionadas não devem impedir a adoção desse tipo de medidas.
Sugerem dois enfoques: (a) não depender exclusivamente destas medidas para
gerenciamento da drenagem urbana; e (b) iniciar programas de monitoramento de
médio e longo prazo, para obter dados que permitam adotar esse tipo de enfoque nas
situações adequadas.
6.3.4.4 Reservatórios de detenção
Por se tratar de planejamento, não são apresentados elementos de projeto
executivo das estruturas propostas. No caso dos reservatórios de detenção, isto não
significa que definir a localização e estimar o volume necessário seja suficiente, exceto
quando as informações não permitem outra coisa, ou o estudo é muito preliminar.
Além da estimativa do volume necessário, é preciso verificar a viabilidade do
funcionamento. Isso significa verificar especialmente as condições de entrada e saída
do reservatório, as cotas de operação, e as estruturas hidráulicas. Pode acontecer a
situação em que um reservatório tenha um volume adequado, mas não exista uma
estrutura hidráulica que consiga o efeito desejado de amortecimento do hidrograma;
ou exista o volume e as estruturas hidráulicas, mas as cotas não permitam o
funcionamento adequado.
6.3.4.5 Dimensionamento de condutos e canais
A prática usual no Brasil é utilizar um coeficiente de rugosidade de Manning de
0,013 para o cálculo dos condutos e galerias. Esse valor é adequado para tubos de
concreto novos, mas não é representativo das reais condições de funcionamento de
condutos reais. Depois de poucos anos de funcionamento , as condições do tubo e das
juntas começam a se deteriorar, e, mesmo em redes com boas condições de
134
manutenção, é inevitável a presença de sedimentos e outros materiais que
aumentam a resistência ao escoamento. Em função disso, um n de Manning de 0,015
ou 0,016 é bem mais adequado para simular as condições de funcionamento da rede
de drenagem durante sua vida útil.
Outra questão a ser destacada é que, contra o recomendado em todos os
manuais de drenagem urbana, as perdas de carga singulares (poços de visita, curvas,
etc.) são costumeiramente ignoradas. Na simulação de uma rede de macrodrenagem
isso pode ser justificado em função da escala de trabalho, mas deve ser compensado
usando técnicas como comprimento equivalente, ou aumentando o coeficiente de
rugosidade n de Manning a valores da ordem de 0,02. Em cálculos de maior grau de
detalhe, ou em projetos localizados, as perdas singulares devem ser obrigatoriamente
contempladas, e a linha de energia verificada. Outra questão importante é que nem
sempre é possível ou eficiente adotar o critério de escoamento a superfície livre.
Um fenômeno importante, quando são analisadas situações nos quais o
escoamento passa a ser sob pressão, é a diminuição na condutância hidráulica. Isto
ocorre quando a água atinge o topo de um conduto, especialmente em condutos
retangulares.
A seguir são apresentadas algumas estruturas de modelos no qual se baseiam
alguns dos modelos disponíveis na literatura e na internet.
6.3.5 Modelos Precipitação – Vazão
Os modelos de simulação do escoamento possuem as seguintes características:
(a) Modelo do tipo armazenamento: considera basicamente os efeitos de
armazenamento no conduto ou canal, transladando as ondas de cheias. Não
considera efeitos de remanso no escoamento. Este tipo de modelo é útil para
representar o escoamento de projeto, onde geralmente é definida a capacidade dos
condutos, ou a primeira verificação da capacidade de escoamento no sistema de
drenagem existente. O modelo deste tipo mais utilizado na prática é o de Muskingun-
Cunge.
135
(b) Modelo Hidrodinâmico: o modelo hidrodinâmico pode trabalhar à superfície livre
ou considerar as condições de pressão dentro dos condutos. Neste último caso,
considera todos os efeitos do escoamento dentro dos condutos como refluxo,
remanso, ressalto, escoamento supercrítico e o escoamento sob pressão de
gradientes de pressão moderados.
O modelo IPHS1 (TASSI et al., 2005) inclui algoritmos de bacia e de canal. No
módulo galeria, o fluxo é transportado por equações do tipo armazenamento como
Muskingum ou modificações deste como Muskingum-Cunge. Nas detenções é
utilizado o método de Puls.
Este tipo de modelo identifica os locais de inundação por vazões superiores a
capacidade de escoamento, ou pelas cotas, com auxilio de curvas chave das seções.
Este programa pode ser obtido em : http://www.h2bio.net.
O módulo galeria é representado pelas equações de quantidade de movimento
para superfície livre ou para escoamento sob pressão com a sua adaptação com fenda
de Preissmann. Este modelo também é utilizado na verificação de projeto e para
avaliar o impacto para riscos superiores aos de projeto.
O modelo hidrodinâmico é utilizado somente quando existem condições de
remanso e escoamento sob pressão, produzindo inundações em diferentes pontos,
que necessitam de soluções específicas, ou quando a interação na rede é muito
grande.
O modelo HEC-RAS pode ser utilizado para simulação hidrodinâmica a superfície
livre.
O modelo SWWM representa a transformação da precipitação – vazão e o
escoamento hidrodinâmico dos condutos e canais em condições sob pressão
(http://www.epa.gov/ednnrmrl/models/swmm/index.htm).
Estes programas são de acesso livre e com interface amigável.
136
Existem também programas comerciais para estas funções que incorporam
vários elementos de apoio, como o uso agregado de banco de dados e Sistema
Geográfico de Informações. Alguns destes modelos são:
MOUSE (http://www.dhigroup.com);
INFOWORKS CS
(http://www.wallingfordsoftware.com/pt/products/infoworks_cs).
6.3.6 Modelos para estudo de alternativas
A simulação de alternativas é uma das principais etapas na elaboração de um
Plano de Drenagem Urbana.
Na procura de alternativas de solução é fundamental a análise integrada da
bacia. Isso permite levar em conta interações entre as componentes da rede de
macrodrenagem e facilita a otimização da solução. As limitações das medidas de
controle em uma região podem ser compensadas em outra, ou medidas de controle
caras em uma região podem ser descartadas em favor de medidas mais baratas em
outra região.
O critério da não ampliação da cheia natural para as medidas de controle é o
princípio fundamental de um plano diretor de águas pluviais. No entanto, como no
Brasil e na maioria de América Latina estes planos são desenvolvidos a posteriori da
ocupação urbana, a ampliação já ocorreu em grande parte da rede e somente em
novos empreendimentos imobiliários é possível estabelecer o controle através de
legislação distrital. Desta forma, na análise de alternativa o controle passa a ser de
não transferir para jusante os condicionantes já existente, utilizando-se a capacidade
instalada de drenagem, que de alguma forma é superior a capacidade da bacia
natural. Portanto, no estudo de alternativa, o mais importante é a avaliação do
conjunto de uma bacia onde as soluções internas evitam as inundações internas e
mantém a vazão de projeto menor ou igual às condições existentes ao projeto.
Esta análise pode ser realizada com o modelo MPV por tentativa, ou seja,
mudando a configuração do sistema e simulando até encontrar uma solução
137
econômica que evite inundações para o cenário escolhido. Este processo exaustivo
pode ser muito dispendioso em homem/hora.
6.3.7 Modelos de qualidade da água
Esta análise pode ser realizada com um modelo simples como descrito por
Schueler (1987) que se baseia em coeficientes das cidades. O efeito das obras pode
ser estimado pelo tipo de reservatório utilizado.
A qualidade da água também pode ser representada por um modelo mais
sofisticado de qualidade da água como o modelo SWWM, que possui módulo de
qualidade da água e pode ser utilizado neste caso.
6.3.8 Modelo de Verificação
O modelo hidrológico - hidrodinâmico é utilizado neste caso para simular chuvas
com risco superior ao de projeto e verificar as áreas que serão inundadas e, portanto
analisar medidas preventivas. Os modelos que podem ser utilizados neste caso foram
apresentados acima.
O escoamento numa área urbana pode ser considerado como resultante de
diversos componentes, dois dos quais são de grande destaque: o que se desenvolve
na superfície da bacia e o que está ligado à rede de drenagem de águas pluviais
(RDAP). No primeiro, utilizam-se métodos de transformação precipitação-vazão e
propagação do escoamento superficial. No segundo, os modelos de rede de condutos.
Quer sejam simples ou complexos, os modelos de redes de condutos
desempenham grande papel no projeto e melhoramento das RDAPs, pois os
resultados advindos de sua aplicação podem ser largamente utilizados para
planejamento, projeto e para propósitos operacionais, e sua escolha depende de
vários fatores como, por exemplo, o desejo de se representar os fenômenos físicos ou
não, adquirir mais consistência ou precisão nos resultados, aplicabilidade e outros que
consigam fornecer ganhos significativos.
Dentre estes modelos, os hidrodinâmicos são os mais sofisticados, pois utilizam
as equações completas de Saint Venant que levam em consideração os principais
138
elementos governantes do fluxo unidimensional. Esta formulação é necessária
quando se deseja uma simulação precisa. Contudo processar os fenômenos em
sofisticados modelos não necessariamente significa melhorar a precisão; a vantagem
está na avaliação do funcionamento de componentes propostos de um sistema. De
uma forma ou de outra, os modelos computacionais sofisticados permitem uma
análise mais completa e dão resultados mais realistas.
Os modelos hidrodinâmicos, em geral, podem representar redes malhadas e
contemplam todos os efeitos de remanso. As equações de fluxo são resolvidas por
esquemas implícitos de diferenças finitas. As estruturas especiais que aparecem numa
rede de drenagem são representadas, geralmente, de forma simplificada, mas
contemplando todos os efeitos importantes que elas provocam. Como esses modelos
tratam todos os processos principais envolvidos, permitem analisar modificações e
levar em conta efeitos de jusante, que outros métodos não têm condições de
representar, e podem ser tão rápidos quanto os outros métodos.
Atualmente, tanto na macrodrenagem como na microdrenagem, os modelos
hidrodinâmicos estão assumindo papel de destaque. Ao passo que sua sofisticação
aumenta, também aumenta o suporte tecnológico e vice-versa.
Existem modelos hidrodinâmicos disponibilizados gratuitamente, por exemplo o
SWMM (Storm Water Management Model) que pode ser obtido a partir de um
download na Internet (www.epa.gov/ednnrmrl/swmm/). Este modelo é descrito de
forma resumida no item 6.5 deste capítulo.
6.4 Critérios de Simulação
As simulações em bacias urbanas envolvem os seguintes aspectos:
Diferentes fenômenos, como transformações chuva-vazão e escoamento em
canais;
No escoamento em canais podem aparecer diferentes regimes de escoamento:
livre, sob pressão, subcrítico, supercrítico; assim como combinações e transições
entre eles;
139
Simulação de estruturas especiais como reservatórios de detenção ou casas de
bombas;
Diferentes cenários de ocupação da bacia, referidos à urbanização presente e
futura; ou diferentes padrões de ocupação da bacia;
A necessidade de representar interações na rede de condutos como efeitos de
remanso;
Os parâmetros dos métodos devem poder ser estimados com base em
características físicas da bacia ou da rede de drenagem, seja por ausência de
dados para ajuste ou para simular situações futuras;
Para poder generalizar critérios, parâmetros e metodologias utilizados, é
conveniente evitar o uso de metodologias específicas de softwares, sobre as
quais não é fácil achar referências, exemplos ou outros tipos de auxilio para a
aplicação (os métodos não deveriam ser software dependentes).
Na escolha das metodologias de simulação e de estimativa de parâmetros é
fundamental respeitar as condições de aplicabilidade de cada uma delas, tanto em
termos gerais como nas condições específicas de utilização. A maioria das técnicas de
simulação chuva-vazão foram desenvolvidas para áreas rurais. O uso deste modelo
deve ser realizado com cuidado em bacias urbanas. Por exemplo, a equação de
Kirpich para tempo de concentração não considera as áreas impermeáveis.
O uso de parâmetros da literatura não constitui uma validação, embora com
frequência seja inevitável o seu uso por falta de dados, particularmente de vazão.
Uma alternativa seria calibrar os modelos para alguma bacia semelhante, e realizar a
transposição de parâmetros. Tanto neste caso, como na usual de ausência de
quaisquer dados, deve-se usar a calibração qualitativa (CUNGE et al., 1980). Esta
técnica consiste em comparar os resultados das simulações com a localização e
grandeza aparente dos alagamentos que ocorrem na bacia, assim como outros
fenômenos tais como condições de escoamento em canais abertos, água saindo de
poços de visita ou bocas de lobo, etc. Esse procedimento é mais fácil de usar com
140
tormentas de baixa recorrência, 1 ou 2 anos, já que essas são lembradas com mais
facilidade pela população. O uso das cheias históricas de grande impacto é
identificado pela população.
As informações do Distrito Federal sobre problemas causados pelos alagamentos
são muito valiosas nesse sentido. Usualmente os profissionais da área de drenagem
pluvial são capazes de fazer um mapeamento pelo menos razoável dos locais e
frequência dos alagamentos. Outra fonte interessante de informações são as
autoridades de trânsito, já que a circulação de veículos é afetada pelos alagamentos.
6.5 Descrição de alguns Modelos e suas estruturas
6.5.1 Modelo SCS
Para a transformação da precipitação em vazão a seguir é apresentado o
método do SCS, que possui duas etapas principais: separação do volume de
escoamento superficial e propagação superficial utilizando o hidrograma unitário
triangular.
Separação do escoamento: O modelo SCS (1975) faz a separação do escoamento com
base na equação 6.1 quando P > 0,2 S:
SP
SPPef
8,0
)2,0( 2
(6.2)
Quando P 0,2.S, Pef = 0, onde: P: precipitação em mm; Pef : precipitação efetiva; S:
armazenamento no solo em mm, estimado por
25425400
CN
S (6.3)
O CN é um valor estimado com base no tipo de solo e características de
cobertura. A área impermeável é determinada com base na densidade habitacional
através das relações estabelecidas.
141
Escoamento superficial: O hidrograma do escoamento superficial é determinado com
base no hidrograma triangular do SCS (Figura 6.4). A metodologia é a seguinte:
Figura 6.4. Hidrograma unitário triangular do SCS.
(1) Determinar o tempo de concentração (tc) da bacia;
(2) Determinar o parâmetro tm, tct
tm .6,02
Onde: t: intervalo de tempo de simulação, obtido a partir da precipitação; tc :
tempo de concentração da bacia.
3) Determinar o tempo de pico do hidrograma tp, tctp .6,0
4) Determinar o tempo de recessão do hidrograma tr, tptr .67,1
5) Determinar o tempo de base do hidrograma tb, trtmtb
6) Determinar a vazão máxima utilizando a equação 6.3
tm
AQp
.208,0 (6.4)
Onde Qp : vazão máxima do hidrograma triangular em m3/s; A: área da bacia em km2;
142
O intervalo de tempo é definido em unidades de tp. Recomenda-se a utilização
de t = tp/5.
O hidrograma resultante, obtido a partir da precipitação de projeto, é obtido
utilizando a equação de convolução discreta expressa por
t
i
itit hPefQ1
1 para t < k
(6.5)
t
kti
itit hPefQ1
1 para t k
Onde Qt: vazão de saída da bacia (m3/s); H: ordenadas do hidrograma unitário
(m3/s/mm); Pef: valores de precipitação efetiva no intervalo de tempo (mm); K:
número de ordenadas do hidrograma unitário, que pode ser obtido por k = n – m +1,
onde m é o número de valores de precipitação e n é o número de valores de vazões
do hidrograma.
6.5.2 Modelo Muskingun-Cunge:
O modelo Muskingun utiliza a equação da continuidade e a equação de
armazenamento resultando em:
tttt QCICICQ 32111 (6.6)
Onde
2)1(
2)1(
C ;
2)1(
2C ;
2)1(
2321 t
XK
tXK
tXK
tKX
tXK
tKX
C
Cunge (1969) estimou os parâmetros do modelo Muskingun utilizando
considerações do termo de difusão numérico e real, obtendo:
)...
1.(5,0xCelSoB
QX
ref
(6.7)
143
Onde B: base do canal; So: declividade; x: comprimento do trecho; Qref: vazão de
referência para determinação dos parâmetros (normalmente 2/3Qmáx);Cel:
celeridade da onda, determinada conforme a equação abaixo:
4,06,0
4,03,0
.
..
3
5
Bn
QSCel
refo (6.8)
Onde n é a rugosidade de Manning.
O parâmetro X representa o peso da integração da vazão no espaço. Seu
intervalo de variação é
5,00 X (6.9)
O parâmetro K tem unidade de tempo e representa o tempo médio de
deslocamento da onda entre montante e jusante do trecho, e é determinado segundo
a equação:
co
xK
(6.10)
A Figura 6.5 mostra a região válida dos parâmetros e a equação abaixo o
intervalo:
)1(22 XK
tX
(6.11)
Figura 6.5. Variação dos parâmetros
144
Jones (1981) demonstrou que a difusão numérica afeta a velocidade da onda ao
mesmo tempo que a atenua. Também analisou a solução numérica da equação de
difusão, com base no esquema utilizado pelo método Muskingum, definindo os erros
envolvidos na discretização. Na Figura 6.6 são apresentadas as isolinhas do erro
numérico na atenuação e na velocidade para diferentes valores de X e K/t. Nesta
figura, no intervalo de X entre 0,2 e 0,5 pode-se ajustar uma curva que atenua as duas
funções dentro da margem de 2,5% de erro.
Figura 6.6. Curva de precisão (JONES, 1981)
Observando a equação 6.6, os coeficiente C1 e C3 podem ficar negativos de
acordo com os valores dos parâmetros: C1 é negativo quando o t /K é menor que 2X,
ou seja a distância entre as seções é muito grande produzindo um valor alto de K,
sendo necessário, para evitar vazões negativas, subdividir o trecho, o que reduzirá o
valor de K para cada subtrecho.
Quando C3 é negativo, t /K é maior do que 2(1-X), o que indica que o intervalo
de tempo é muito grande, o que também pode produzir valores negativos nas vazões,
portanto é recomendável que o intervalo de tempo seja reduzido.
O roteiro de cálculo começa com a escolha do t e x de cálculo, no entanto,
estes dependem das características dos trechos e dados disponíveis. Quando x é
145
fixado em função dos dados (largura, declividade ou rugosidade), t é determinado
procurando ficar dentro das faixas de precisão das curvas estabelecidas e t tp/5,
onde tp é o tempo de pico do hidrograma de entrada. Para um trecho de canal com
condições físicas aproximadamente uniformes e sem dados históricos, a combinação
das equações anteriores pode ser usada na discretização. Existem várias alternativas,
a seguir apresentamos dois roteiros:
1) Fixe t = tp/5 ou outro valor que obedeça à condição t tp/5;
2) x é determinado por tentativa, iniciando com um valor obtido por
coBSo
Qxo
ref
..
.5,2 (6.12)
3) Valor de Qref deve ser adotado como 2/3 da vazão máxima do hidrograma de
montante.
4) Conhecido x é possível calcular X e K das expressões 6.9 e 6.11. Verifique se
a precisão está dentro da faixa de 5%, caso contrário retorne ao item 2 e
reavalie x, ou usar outro valor de t.
5) Após determinados os valores de X e K dentro dos limites de aplicabilidade,
determinar os valores dos ponderadores C1, C2 e C3;
6) Realizar a propagação, com o cuidado de quando os dados não estarem
discretizados de acordo com o t calculado, deve-se interpolar os dados de
vazão.
6.5.3 Modelo de Puls:
O método recomendado para o dimensionamento de reservatório é o de Puls,
por ser um dos mais conhecidos. O método utiliza a equação de continuidade
concentrada, sem contribuição lateral e a relação entre o armazenamento e a vazão é
obtida considerando a linha de água do reservatório horizontal. Discretizando a
equação da continuidade resulta:
146
2
2
II
Δt
SS 1tt1ttt1t
(6.13)
Onde 1+tI e tI : vazões de entrada no reservatório em t e t+1; 1+tQ e tQ : vazões de saída
do reservatório em t e t+1; 1+t Se tS : armazenamento do reservatório nos tempos
referidos. As duas incógnitas do problema são Q e S no tempo t+1. Reorganizando a
equação 6.13 com as variáveis conhecidas de um lado e as desconhecidas de outro,
resulta
Δt
2SQII
Δt
2SQ t
t1tt1t
1t
(6.14)
Como existe uma equação e duas incógnitas, a equação adicional é a relação Q =
f(S), relacionando a vazão de saída do reservatório com o estado de armazenamento
do mesmo. A obtenção dessa função é descrita posteriormente nesse texto.
Utilizando esta função, é possível construir uma segunda função auxiliar, para a
determinação de Qt+1
)2S/ΔSf1(QQ (6.15)
Normalmente essa função é conhecida de forma tabular, onde para cada
ordenada haverá um valor de S, dividido pelo intervalo de tempo de cálculo e somado
a vazão define a nova abscissa, gerando a função f1.
Com base nas equações acima é possível simular o escoamento através do
reservatório seguindo a sequência:
a) Para o início do cálculo é necessário definir o volume inicial do reservatório (So).
Esse volume depende dos critérios do estudo em análise ou do valor observado
conhecido, no caso de reprodução de um evento. Conhecido So é calculado Qo
através da função entre as duas variáveis (Q = f(S));
b) Para o intervalo de tempo seguinte deve-se determinar os termos da direita da
equação 6.14, já que todos os termos do lado esquerdo da equação são
conhecidos (hidrograma de entrada deve ser previamente conhecido);
147
c) O termo da direita é igual à abscissa da função f1. Portanto entrando com esse
valor na função obtém-se a vazão 1tQ ;
d) Conhecido 1tQ determina-se 1tS através da função que relaciona essas variáveis.
Os passos de b até d se repetem para todos os intervalos de tempo.
Determinação da relação entre S e Q : Esta relação é estabelecida com base nas
seguintes relações: (a) cota x armazenamento; (b) cota x vazão de saída.
A curva cota x armazenamento é obtida pela cubagem do reservatório (Figura 6.7).
Essa relação é apresentada na forma de tabela, gráfico ou é ajustada uma equação.
Devido às características normalmente encontrada nos reservatórios essa função
pode ser ajustada a uma função do tipo seguinte:
baSZ (6.16)
Onde a e b são coeficientes ajustados aos dados e Z a cota. Existem outras expressões
matemáticas utilizadas para o ajuste.
A função entre cota e a vazão de saída depende do tipo de estrutura de saída
que está sendo utilizada. Essa função é fornecida pelo projetista ou estabelecida
através de modelo reduzido. Os reservatórios podem possuir dois tipos de
extravasores: vertedor e descarregador de fundo (Figura 6.8). Tanto um como o outro
podem ter comportas.
Para evitar que haja alteração destas equações, e possível comprometimento do
funcionamento do reservatório, recomenda-se que as estruturas de descarga não
operem afogadas, e para proporcionar o esvaziamento total do reservatório, que o
descarregador de fundo esteja posicionado junto ao fundo do reservatório.
148
Figura 6.7. Relação entre cota e armazenamento.
Figura 6.8. Extravasores de reservatórios.
Combinando a função Z = f2(S) com a função Q = f3(Z) é possível determinar Q =
f(S) (conforme Figura 6.9). Utilizando um valor de Zi da primeira função, determina-se
Si. Para o mesmo valor de Zi, na função f3 determina-se Qi. Com esses pontos e
outros obtidos da mesma forma pode-se construir a relação mencionada (Figura
6.10).
Quando o reservatório possui comportas, a curva de descarga muda para cada
manobra de comporta. A função f3 é alterada, o que necessita um novo cálculo de Q =
f(S). A regra operacional é transferida para a simulação através da função f3.
A aplicação do método de Puls, ou o uso somente da relação biunívoca entre
armazenamento e vazão, implica em admitir que a linha de água no reservatório é
aproximadamente horizontal. Quando a declividade da linha de água é importante, e
os processos dinâmicos afetam o escoamento de saída e mesmo ao longo do
reservatório, esse tipo de método não deve ser utilizado. Para esta situação deve-se
procurar utilizar um modelo hidrodinâmico baseado na solução das equações
149
completas de Saint Venant ou outro modelo de escoamento que trata o trecho do
reservatório como um rio.
Figura 6.9. Cálculo do amortecimento em reservatório: funções de armazenamento.
Figura 6.10. Função vazão x armazenamento.
6.5.4 Modelo de otimização
O modelo de otimização foi apresentado por Cruz e Tucci (2007). Tem como
ponto de partida um layout de solução proposto pelo usuário, deve prever a
150
determinação de possíveis locais para a implantação de reservatórios de
amortecimento e busca, dentre as combinações de volumes de reservatórios e
ampliações de condutos e galerias, aquela que apresenta o menor custo, eliminando
os pontos de alagamento existentes para o risco de projeto escolhido.
Sistema: Considerando um sistema na forma de árvore com N nós e N trechos a
jusante destes nós (Figura 6.11), cada um destes nós apresentará um ou mais
condutos convergindo com vazão Qe (Qe1, Qe2, ..., Qer), sendo que o somatório destas
vazões é:
QEi =
r
1j
jQe (6.17)
Figura 6.11. Representação esquemática de um sistema de drenagem urbana (trechos e nós)
Cada nó tem uma capacidade máxima atual de vazão Qci, obtida a partir das
características do conduto, galeria ou canal existente. O usuário definirá em que nó(s)
pode(m) ser previsto(s) M reservatório(s) de detenção, dependendo das
características locais, como área disponível, existência de desnível de terreno
suficiente, tipo de solo, etc.
151
Quando existe uma detenção (Figura 6.12) haverá uma vazão de saída
amortecida Qai, correspondente a um volume Vk (Figura 6.13). Desta forma, a vazão
de saída é função do volume do reservatório:
Qai = f(Vk) (6.18)
Figura 6.12. Característica do nó com detenção.
Esta função é obtida com base em funções intermediárias. O volume do
reservatório possui relação com a profundidade do escoamento [hk= f(Vk), obtida da
topografia da área] e este com a vazão de saída. A vazão e a profundidade se
relacionam pela função:
Qai = g(hk) (6.19)
Esta função é expressa pela equação de orifício seguinte:
kkia hg2ACdQ (6.20)
Onde: Cd é o coeficiente de descarga do orifício, Ak é a área da seção transversal do
orifício, g é a aceleração da gravidade e hk é a altura de água ou carga hidráulica.
Estabelecida a área do orifício é possível relacionar Qai e a altura de água no
reservatório k.
Qe
1
Qe3
Qe2
Vk
Qai
152
Figura 6.13. Exemplo de estimativa da vazão de saída do reservatório em função do volume de detenção.
A esta vazão de saída do reservatório (Qai) deve ser adicionada a vazão de by-
pass (Qbi), para os casos em que esteja sendo considerado um reservatório do tipo off
line (Figura 6.14). Este valor de vazão deve ser estipulado pelo projetista segundo
critérios locais, tais como periodicidade de uso do reservatório e existência de esgotos
sanitários no sistema pluvial.
Existem N nós, com vazão de projeto de chegada QEi e capacidade condutora
atual do trecho de jusante Qci. Para aqueles nós sem reservatório, a vazão a jusante
deste nó (Qi) é simplesmente igual a QEi. A vazão de ampliação à jusante do nó: Qli =
Qi - Qci , resultando na necessidade de ampliação do trecho de rede se Qi > Qci.
Nos nós em que seja prevista a implantação de um reservatório, a vazão Qi será
equivalente ao somatório de Qai e Qbi (Qbi = 0 para reservatórios on line). Neste caso
deverá ser também avaliada a necessidade de ampliação do trecho de jusante do nó,
pois pode ocorrer ainda Qli > 0.
153
(a) (b)
Figura 6.14. Desenho esquemático para reservatórios on line (a) e off line (b).
Desta forma resta a determinação de Qai em função da altura (hk) de água no
reservatório. A altura hk (e por consequência Vk) é obtida através da propagação do
escoamento no reservatório dentro do processo de otimização para um dado valor de
área do descarregador de fundo (Ak), gerando o valor de Qai correspondente.
Portanto a variável de otimização é a área do descarregador de fundo (Ak). Também é
possível considerar a vazão de “by-pass” (Qbi) como uma variável a ser otimizada
dentro de limites pré-estabelecidos.
Assim tem-se que o processo de otimização é realizado a partir de M variáveis
correspondentes às áreas dos descarregadores de fundo dos M reservatórios
previstos, ou ainda, no caso de todos os reservatórios serem do tipo “off-line”, pode-
se considerar 2M variáveis, através da otimização também de Qbi.
Função Objetiva: Considerando que a solução ótima determine o mínimo custo de
intervenção, a função objetiva pode ser expressa por
F.O =
m
1k
k
n
1i
i )A(u)Ql(w (6.21)
154
Onde w(.) é a função de custo correspondente à ampliação de vazão cada trecho; u(.)
é a função de custo relacionado com a detenção.
A determinação destas funções de custo exige um levantamento completo dos
itens de orçamento de cada obra de drenagem, busca de custos unitários atualizados
de aquisição e implantação para os itens escolhidos e custos indiretos. Para esta
tarefa faz-se necessária a consulta a cadernos de encargos dos órgãos públicos e
pesquisas de mercado.
Função de custo de ampliação dos condutos: A função de custo de ampliação da
vazão para cada trecho constitui-se em obras de substituição de redes insuficientes,
levando em consideração critérios de projeto locais, como declividades máximas e
mínimas, rugosidades e diâmetros padronizados.
Um item importante na determinação da função de custo nas obras de
drenagem é a incidência média de rocha no local de sua implantação. De modo geral,
são necessários furos de sondagem para a obtenção precisa desta porcentagem, no
entanto, em algumas cidades, os órgãos responsáveis pelas obras dispõem de mapas
de classificação deste item por região.
Os custos unitários foram obtidos a partir de tabelas para orçamento do
Departamento de Esgotos Pluviais. Estas curvas foram obtidas a partir da
consideração de uma profundidade média de 1,0m sobre as redes pluviais. Existe
grande influência que a incidência de rocha tem sobre os valores considerados. Foi
ajustada uma equação aos valores obtidos. Deve-se observar que as curvas abaixo
possibilitam a obtenção do custo total de ampliação de trechos de rede por
aproximação contínua, avançando para o valor imediatamente superior de diâmetro
comercial padrão (pontos plotados). A equação de custos unitários para redes fica:
Cunit = 6,25· D· (1+R)0,143 + CPAV (6.22)
155
onde: Cunit – custo unitário de implantação da rede (R$/m); D – diâmetro da rede (cm);
R – incidência rochosa no solo (%); CPAV – custo de remoção e recolocação do
pavimento (R$/m).
Em alguns casos, o diâmetro padrão máximo (1,50m) é superado, necessitando
de maior capacidade de condução. Nestas situações, ou ainda quando o trecho
existente insuficiente já é retangular, faz-se uso de galerias pluviais retangulares, que
podem ter diferentes dimensões. Para padronização, foram definidos três valores de
alturas para estas estruturas, representando as dimensões verticais mais comumente
utilizadas, permitindo o aumento em largura. As equações de custo para alturas de
0,50m, 1,0m e 1,50 m ficam:
Cunit = 6,25· L· (1+R)0,119 + CPAV (6.23)
Cunit = 7,09· L· (1+R)0,134 + CPAV (6.24)
Cunit = 7,92· L· (1+R)0,146 + CPAV (6.25)
onde: Cunit – custo unitário de implantação da galeria (R$/m); D – largura da galeria
(cm); R – incidência rochosa no solo (%); CPAV – custo de remoção e reposição do
pavimento (R$/m).
Os custos de remoção e reposição de pavimento foram estimados para cinco
tipos, conforme mostra o Quadro 6.1. Neste quadro verificam-se as funções ajustadas
para o cálculo de CPAV em cada tipo de pavimento.
Função de Custo das Detenções: A função de custo correspondente à detenção
relaciona o volume V e o custo de sua construção, u( ). A composição desta função
deve considerar duas possibilidades: reservatórios abertos e fechados. Para
reservatórios abertos são quantificados volumes escavados, áreas gramadas,
superfícies em concreto e taludes em grama e em pedra argamassada, além de
estruturas de entrada e saída. Os reservatórios fechados ou subterrâneos apresentam
156
como itens principais o volume escavado, volume de concreto armado e estruturas de
entrada e saída.
Quadro 6.1. Tipos de pavimentos e funções de custo
Tipo de pavimento Função ajustada R2
Asfalto CPAV = 8,09· L0,52 0,979
Paralelepípedo CPAV = 3,80· L0,49 0,984
Laje de Grês CPAV = 9,07· L0,41 0,976
Basalto CPAV = 7,01· L0,50 0,982
Grama CPAV = 4,07· L0,40 0,970
Onde: L – largura da galeria ou diâmetro da tubulação (cm)
Os custos unitários de implantação dos reservatórios de amortecimento, assim
como os custos unitários das redes pluviais, também variam sensivelmente com a
incidência de rocha. A estimativa de custos unitários para reservatórios de
amortecimento abertos e fechados podem ser obtidos, respectivamente por:
Cunit = 35,68· (1+R)0,254 (6.26)
Cunit = 256,45· (1+R)0,064 (6.27)
Onde: Cunit – custo unitário de implantação de reservatório (R$/m3); R – incidência
rochosa no solo (%).
Como pode ser observado, o custo por m3 tem grande variação entre
reservatórios abertos e fechados, dependendo da incidência de rocha. Desta forma,
bacias enterradas podem ser de 2,6 a 6,2 vezes mais caras que as abertas.
157
Funções de custo complementares: Para a função de custos dos reservatórios deve-
se ainda acrescer o custo da área de implantação, ou seja, custo de desapropriações
necessárias. A determinação destes valores depende de vários fatores, tais como
localização da área no contexto urbano, incidência ou não de inundações frequentes
na região, existência ou não de construções, etc. Desta forma os custos unitários (por
metro quadrado) podem ser obtidos através de consulta aos setores de avaliação de
imóveis.
Para os casos de riachos, a quantificação dos custos foi realizada a partir da
consideração da desapropriação de áreas habitadas que seriam inundadas para os
eventos críticos analisados. Esta função de custo é determinada a partir da seguinte
fórmula:
Cdesap = Ainun x Cunit (6.28)
Onde: Cdesap é o custo total de desapropriação; Ainun é a área inundada em m2
obtida através de simulação e Cunit é o custo por m2 de área a ser desapropriada.
A função de custo pode ser composta ainda por penalizações em forma de
valoração econômica por unidade (de vazão, por exemplo) que ultrapasse um valor
limite que se deseja obter. Este recurso pode ser utilizado, por exemplo, para
restringir a saída de uma bacia a um valor máximo de vazão que poderá ser
transferido para jusante.
Neste estudo não foram considerados os custos referentes à manutenção dos
sistemas, uma vez que nos cenários de planejamento em geral se consideram
percentuais fixos do valor investido, no entanto estes podem representar parcelas
importantes e devem ser avaliados para projetos executivos.
A otimização da função objetiva da equação (6.21) com no mínimo M variáveis,
correspondendo às M detenções previstas, foi realizada através do mecanismo
evolutivo de busca Shuffled Complex Evolution ou SCE-UA (DUAN et al., 1992 e DUAN
et al., 1994). A determinação dos valores da função objetiva, em cada passo do
158
algoritmo é realizada através de chamadas do modelo IPHS1 acoplado às funções de
custos unitários. O processo geral de obtenção do valor otimizado é mostrado na
Figura 6.15.
Figura 6.15. Estrutura da metodologia de otimização aplicada no estudo.
6.5.5 Modelo Simples de estimativa da Carga de Qualidade da água pluvial
Este método foi apresentado por Schueller (1987) e é recomendado para áreas
de até 2,9 km2 (1 mi2). Apresenta várias simplificações que serão discutidas abaixo,
mas permitem uma primeira avaliação empírica da carga existente na bacia.
A carga anual é estimada por:
...536,31 CQL (6.29)
Onde Q é a vazão produzida durante os eventos chuvosos; C é a concentração
média da substância em mg/l.
A vazão produzida durante os eventos pode ser estimada por:
159
Q = 31536
.. ACPr sm (6.30)
Onde r é a proporção da precipitação que produz escoamento superficial. Existem
vários eventos de pequena intensidade que não produzem escoamento superficial,
este valor geralmente é da ordem 0,8 a 0,95, ou seja, de 5 a 20% dos eventos de
chuva possuem precipitação pequena para não produzirem escoamento superficial.
Neste estudo foi adotado o valor de 0,9; A é a área de drenagem em km2; Pm é a
precipitação em mm; Cs é o coeficiente de escoamento de eventos chuvosos, obtido
por
Cs = 0,047 + 0,9.AI (6.31)
onde AI é a proporção de área impermeável (entre 0 e 1 ). Esta equação foi obtida
com dados de 12 bacias urbanas brasileiras, na sua maioria de Porto Alegre.
Desta forma a carga resultante em kg/ano é a seguinte
1000
).9,0047,0.(.. CAIAPrL m (6.32)
A variação das cargas entre os usos da terra depende principalmente volume do
escoamento superficial. A concentração C deve variar com a magnitude da vazão, que
neste caso foi adotada constante. A concentração C pode ser estimada segundo
Schueller (1987) com base em dados americanos (Quadro 6.2).
160
Quadro 6.2. Valores médios de concentração médio C, em mg/l (SCHUELLER, 1987).
Poluente Novas áreas
suburbanas
Washington
Áreas
urbanas
antigas
Baltimore
Áreas
Centrais
Washington
Média
Nacional
Floresta Rodovias
6.5.5.1.1.1.1 F
ósforo
Total 0,26 1,08 - 0,46 0,15 -
Ortho 0,12 0,26 1,01 - 0,02 -
Solúvel 0,16 - - 0,16 0,04 0,59
Orgânico 0,10 0,82 - 0,13 0,11 -
6.5.5.1.1.1.2 N
itrogênio
Total 2,00 13,6 2,17 3,31 0,78 -
Nitrate 0,48 8,9 0,84 0,96 0,17 -
Ammônia 0,26 1,1 - - 0,07 -
Orgânico 1,25 - - - 0,54 -
TKN 1,51 7,2 1,49 2,35 0,61 2,72
COD 35,6 163 - 90,8 >40 124
BOD5 5,1 - 36 11,9 - -
Metais
Zinco 0,037 0,397 0,250 0,176 - 0,380
Chumbo 0,018 0,389 0,370 0,180 - 0,550
Cobre - 0,105 - 0,047 - -
6.5.6 Modelo SWWM
Módulo de escoamento e qualidade da água
161
O módulo RUNOFF – Water Quality do SWWM utiliza formulações baseadas na
capacidade de geração de poluentes por tipo de uso do solo e potencial de lavagem
ou transporte destes poluentes durante um evento de chuva. Este módulo está
voltado principalmente para poluição difusa, resultante de superfícies urbanas. Assim
apresenta três componentes principais:
Classes de uso do solo: As classes de usos do solo são estabelecidas para cada sub-
bacia e representadas no módulo segundo valores médios de bibliografia para cargas
potenciais de geração de poluentes.
Geração de resíduos carreáveis: A geração de resíduos carreáveis está associada ao
potencial de produção de sedimentos finos de cada classe de uso do solo, associados
a este potencial as quantidades relativas a cada poluente. O SWMM apresenta as
seguintes formulações para o potencial gerador:
B = Min (C1, C2 . tC3), (6.33)
Onde B: carga poluente gerada acumulada; C1: carga máxima possível (Kg/ha); C2: taxa
de geração de carga; C3: expoente constante do tempo (Kg/ha/dia).
O modelo SWMM utiliza uma função potencial para representar a geração de
sólidos carreáveis, bem como das cargas poluidoras por classe de uso do solo.
A disponibilidade do poluente para transporte é também um fator a ser avaliado.
O modelo permite a consideração da periodicidade de limpeza das superfícies
urbanas (ruas) como fator de redução desta disponibilidade. Assim o modelo
necessita que se informe: periodicidade de limpeza de ruas (dias), disponibilidade
para remoção de poluente (%) e número de dias desde a última limpeza.
Desta forma, a carga remanescente para simulação pós-limpeza é determinada
por:
REMAIN = 1.0 – AVSWP(j) . REFF(k), (6.34)
162
Onde REMAIN: carga remanescente na bacia; AVSWP: fator de disponibilidade para o
uso do solo (j) (%); e REFF: eficiência de remoção para o poluente (k)(%).
Lavagem de superfícies: O transporte de material em suspensão nas superfícies da
bacia é o principal contribuinte para a poluição dos corpos hídricos durante um
evento de chuva.
Segundo USEPA (1974) apud Porto (2001), uma precipitação de
aproximadamente 13 mm em uma hora remove 90% de toda a carga poluidora
disponível nas superfícies de uma bacia urbanizada. O SWMM possibilita a estimativa
das quantidades carreadas através de seguinte fórmula:
W = C1 . qC
2 . B, (6.35)
Onde W: carga acumulada carreada (mg/s); C1: coeficiente de lavagem (mg/L) ; q:
vazão por unidade de área (mm/h); C2: expoente de lavagem; B: carga poluidora
disponível para transporte (mg/ha).
Módulo hidrodinâmico do SWWM
As leis físicas que governam o escoamento da água são: o princípio da
conservação de massa (continuidade) e o principio da conservação de momentos.
Estas leis são expressas matematicamente através de equações diferenciais parciais
(TUCCI, 1998).
Equação da Continuidade:
0
l
T qx
Q
t
A, (6.36)
Onde ql representa o escoamento lateral entrando no volume de controle por
unidade de comprimento; AT = área total e Q é a vazão. A figura D.1 mostra o volume
de controle.
163
Equação de quantidade de movimento:
234
2
208.2 AR
nQQS f
, (6.37)
Onde g é a aceleração da gravidade; A área da seção transversal; h é altura de água, Sf
é a declividade de linha de atrito:
0x
HgA
x
AV
t
AV2gAS
t
Q 2
f
(6.38)
Figura 6.16. Volume de controle elementar para a derivação das equações da
Continuidade e dos Momentos.
A partir das duas equações acima apresentadas, a equação solucionada no
módulo é a seguinte:
0x
HgA
x
AV
t
AV2gAS
t
Q 2
f
(6.39)
Onde Q = vazão; V = velocidade; A = área molhada da seção transversal; H = carga
hidráulica; Sf = declividade da linha de atrito.
A declividade da linha de atrito é definida pela equação de Manning:
164
VQ
gAR
kS
3
4f , (6.40)
Onde k = g.n2; n = coeficiente de rugosidade de Manning; g = aceleração da gravidade
e R = raio hidráulico.
Substituindo na equação (6.39) e expressando na forma de diferenças finitas tem-se:
tLHHgAtLAAVtt
AVQVR
tkQQ
ttttttt
1212
223
4
(6.41)
Onde Δt é o intervalo de tempo e L é o comprimento do trecho.
Esta é a equação solucionada no modelo que rege o comportamento do
escoamento em canais e reservatórios.
165
7 CRITÉRIOS PARA IMPLANTAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE
CONTROLE DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
7.1 Urbanísticos
Os critérios urbanísticos para a implantação de dispositivos de controle de
escoamento devem ser considerados a princípio do projeto de drenagem que utiliza
técnicas alternativas de controle. Além de as restrições urbanísticas terem
significativa influência nas decisões de projeto, freqüentemente estas restrições já
incorporaram alguns aspectos econômicos, ambientais e técnicos, não podendo,
assim, as questões urbanísticas serem pensadas isoladamente.
A concepção de projetos desta natureza é um processo complexo e longo,
exigindo uma equipe de especialistas multidisciplinar, bem como, a participação de
representantes políticos e dos usuários, principalmente daqueles que são afetados
diretamente pelo empreendimento. (BAPTISTA et a.l, 2005)
Os dados necessários para realizar a avaliação dos critérios urbanísticos são:
Informações topográficas em escala adequada (1:5.000 ou menor);
Mapa com tipo de uso de solo;
Plano Diretor Urbanístico com os tipos de ocupação do solo;
Planos Diretores Setoriais (transporte, abastecimento de água,
drenagem, saneamento, etc.);
Leis de uso e ocupação do solo;
Dados sócio-econômicos para identificar o perfil da população local;
Enquadramentos dos cursos d’água da bacia hidrográfica.
A utilização destes dados permite ao projetista definir os possíveis locais, e
quais tipos de dispositivos de controle poderão ser empregados, buscando reduzir o
166
impacto da interferência que a obra causará no local. Os locais que tem maior aptidão
a receber uma estrutura de controle são áreas públicas como: praças, parques, áreas
adjacentes a vias e espaços urbanos ainda não ocupados e próximos ao sistema de
drenagem já implantado. Porém, na inexistência destes, ou ainda, por restrições legais
previstas no plano diretor ou leis regulamentadoras, soluções mais complexas devem
ser adotadas, como reservatórios cobertos com sistemas elevatórios de esgoto
pluvial, que podem pesar desfavoravelmente na etapa de cálculo da viabilidade
econômica.
É importante que as áreas utilizadas para a implantação de dispositivos de
controle de escoamento tenham, na medida do possível, uma segunda função
beneficiadora à sociedade, para que estas não sejam consideradas como espaços
inutilizados.
Especialmente para intervenções que exijam maiores áreas, o espaço projetado
deve se integrar à cidade (sociedade) por meio de uma avaliação das demandas da
população próxima.
A identificação, de quais usos secundários serão adotados para a área, pode ser
realizada por meio de entrevistas, audiências públicas e exposições à comunidade
(associação de moradores, organizações comunitárias, etc.) das pretensões do
projeto. Este processo tem um papel importante na formação de opinião pública e de
esclarecer para a população as funções hidráulicas da obra, do seu modo de
funcionamento, riscos potenciais para os usuários e medidas de segurança a adotar
(BAPTISTA et al., 2005).
Dentre os possíveis aproveitamentos da área do dispositivo de controle de
escoamento estão: quadras esportivas, estacionamentos para veículos leves, jardins,
áreas verdes, espelhos d’água, etc. (Figura 7.1 e Figura 7.2).
167
Figura 7.1. Exemplo de utilização da área de uma bacia de detenção (TUCCI, 2007).
Figura 7.2. Quadra esportiva em uma bacia de detenção em operação na cidade de Porto
Alegre/RS.
168
7.2 Ambientais
Os critérios ambientais para implantação de dispositivos de controle de
escoamento superficial são norteados pelos impactos ao meio ambiente que a
execução destes causará.
Em modos gerais a utilização das técnicas alternativas corrobora para a
melhora na qualidade da água que é coletada na área urbana, e que posteriormente é
lançada nos cursos d’água naturais. Entretanto, alguns impactos negativos existem, e
a soluções alternativas devem levar em conta o sistema, atual ou previsto, de
esgotamento sanitário e pluvial.
Para locais onde o sistema de coleta de esgoto é misto (combinado) fica
impossibilitada a utilização de dispositivos que retenham o esgoto, ou que o detenha
por tempo maior que um dia, caso contrário será fonte de proliferação de doenças e
de mau cheiro. Além do tempo de detenção, que não deve ser longo, os dispositivos
que utilizam infiltração/percolação podem ser fontes poluidoras dos aqüíferos que
aquele ponto recarregue, caracterizando este, um critério ambiental importante a ser
levado em conta no processo de implantação de dispositivos de controle de
escoamento (Figura 7.3).
Figura 7.3. Contaminação do aqüífero por dispositivos de infiltração.
A contaminação da água subterrânea é especialmente indesejada para locais
onde existe extração para consumo humano, ou ainda, próxima de cursos de água
superficial. No caso de pavimentos permeáveis, existe a contaminação por metais
169
apenas da camada mais superficial, entretanto a contaminação por hidrocarbonetos
atinge facilmente camadas mais profundas, assim, contaminando a água subterrânea.
A utilização de dispositivos de infiltração possivelmente causa elevação do nível
do lençol freático, devendo ser avaliada a sua conseqüência em construções próximas
que estejam localizadas no subsolo.
A presença de resíduos sólidos produzidos pela população e sedimentos (argila,
areia e silte) e as suas implicações no sistema de drenagem pluvial deve ser prevista.
Um sistema ineficiente de coleta de resíduos sólidos e varrição das vias exigirá
maiores cuidados para evitar o mau funcionamento dos dispositivos por ação dos
resíduos sólidos e dos sedimentos que a eles chegam.
Em reservatórios de retenção, onde existe uma lamina de água permanente, a
presença de vegetação controlada favorece a redução da poluição pluvial, e ao
mesmo tempo cria um ambiente propício para abrigar a fauna lacustre (peixes,
insetos, répteis e pequenos mamíferos). O nitrato e fosfato presente na água são
consumidos pela vegetação e por bactérias, que juntamente com o processo de
sedimentação promovem a manutenção da limpidez da água, porém devido aos
pulsos de descarga de poluentes este sistema pode desequilibra-se facilmente.
As dimensões e formas do reservatório de retenção tem influência significativa
na melhora das condições ambientais para manter a qualidade do meio aquático, e
também possibilita o desenvolvimento da vida lacustre. O comprimento de margens é
o mais significativo, seguido de baixas declividades dos taludes, radiação solar,
irregularidade do fundo, existência de pequenas ilhas e de pontos com profundidades
maiores que 3m (Figura 7.4). Esta configuração permite uma maior diversidade de
espécies no reservatório, favorecendo a multiplicação das cadeias alimentares e o
autocontrole das populações (BAPTISTA et a.l, 2005).
170
Figura 7.4. Layout de bacia de retenção propícia à manutenção da vida lacustre.
7.3 Técnicos
Os critérios técnicos de implantação normalmente são utilizados em uma fase
mais detalhada do projeto, onde os possíveis locais para a construção dos dispositivos
já foram elencados pela análise urbanística.
O detalhamento técnico que define as características mais importantes de
funcionamento dos dispositivos, como o risco de atendimento (tempo de retorno),
automatizações (limpeza e acionamento de comportas), dissipadores de energia do
escoamento, conformações de vertedores, tipo de substrato e cobertura, etc.
Para tanto, um levantamento plani-altimétrico da área onde será instalado o
dispositivo é de suma importância, permitindo, além de um projeto mais bem
ajustado ao local, uma estimativa financeira mais exata.
As principais condicionantes técnicas são:
Área disponível para implantação;
Vazão de projeto;
171
Volume de espera necessário;
Tipo de resíduo presente no esgoto pluvial;
Desníveis do terreno e declividades da rede de drenagem existente;
Utilizações secundárias do dispositivo (estacionamento, passeio, cancha
esportiva, praça, etc.);
Características geológicas e geotécnicas do local,
Nível de contaminação da água ingressante ao dispositivo;
Profundidade do lençol freático e sua sazonalidade.
As condicionantes de projeto devem ser definidas prevalecendo, dentre o
cenário atual e futuro, o mais desfavorável, ou seja, aquele que exija do dispositivo a
maior capacidade de operação.
O cenário futuro normalmente é estimado utilizando as informações diretivas
dos planos de desenvolvimento, onde estão definidos os futuros usos do solo e limites
de ocupação, que influenciarão diretamente o comportamento hidrológico da bacia
de contribuição.
Em geral, os critérios técnicos pré meditam a redução dos custos de
implantação e operação, o projetista deve ter de antemão valores aproximados dos
custos ao optar por uma ou outra solução.
Os estudos hidrológicos e climatológicos devem ser, sempre que possível,
realizados com informações observadas na própria bacia, ou então, com dados
disponíveis das estações mais próximas.
Deve-se observar ainda, que é recomendável executar as obras de implantação
no período seco, minimizando assim, problemas causados pela elevação do freático e
enxurradas.
172
7.4 Econômicos
Os critérios econômicos são instrumentos tradicionais de suporte à decisão de
fundamentação econômica. Geralmente são baseados em dois enfoques distintos,
que são: análises custo-efetividade e análise custo- benefício (BAPTISTA et al., 2005).
A análise custo-efetividade consiste basicamente em fixar um nível de
atendimento (tempo de retorno), e então, avaliar que tipo de solução para o sistema
de drenagem apresenta o menor custo somando as etapas: de implantação, operação
e manutenção.
Ao utilizar a análise custo-benefício o enfoque se dá nos potenciais prejuízos
causados pela inundação/alagamento, definindo para qual risco (tempo de retorno) o
custo de implantação, operação e manutenção iguala-se ao beneficio que a
implementação do sistema de drenagem proporcionará. Sendo o benefício neste caso
os prejuízos que serão evitados, e estes prejuízos são relacionados ao risco de
ocorrência por meio de gráficos como os da Figura 7.5.
Figura 7.5. Relação entre probabilidade, nível, vazão e prejuízo (TUCCI, 2007)
173
A curva nível-prejuízo pode ser obtida com base em eventos já observados, ou
ainda utilizando relações padrão entre o nível d’água em relação às edificações e o
percentual de prejuízo causado à estrutura e aos bens nelas existentes (Figura 7.6).
Figura 7.6. Curvas de prejuízo em função do nível d’água (SIMONS et al., 1977)
Os custos aproximados de implantação podem ser estimados por meio de
quantificações unitárias expeditas, baseadas em custos contidos nos cadernos de
encargos regionais.
174
8 IMPLEMENTAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE CONTROLE DO
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
8.1 Dispositivos de Infiltração e Percolação
8.1.1 Pavimentos permeáveis ou mantas de infiltração
Sondagens: as sondagens necessárias para a implementação de pavimentos
permeáveis ou mantas de infiltração são:
Escavação por trado manual para identificação do nível do lençol
freático. Este teste deve ser realizado, se possível, mensalmente ao
longo do ano hidrológico, de modo a obter as cotas de máximo e
mínimo nível do lençol freático;
Teste de infiltração por anéis concêntricos para verificar a capacidade de
infiltração, este teste deve ser realizado na superfície final após e etapa
de escavação.
Na impossibilidade de realização do teste de infiltração deve-se seguir a
metodologia apresentada no Quadro 4.1.
Escavação: a escavação tem o objetivo de retirar a camada superficial e criar o
aprofundamento necessário para o volume calculado para o dispositivo.
O solo de interface no fundo do volume escavado não deve receber nenhum
tipo de compactação, assim, deve-se evitar a passagem de veículos e maquinários que
possam produzir alguma compactação. A compactação do solo de interface
prejudicará significativamente a capacidade de infiltração do dispositivo.
175
Não existe uma restrição explícita para a profundidade máxima do
reservatório, entretanto restrições de custo na estabilização e escavação do solo, para
profundidades superiores a 30cm, são observadas.
A declividade do fundo deve ser de no mínimo 1% em direção ao ponto onde o
extravasor será instalado, ou em direção à sarjeta.
Declividades altas (>5%) acabam por exigir maiores volumes das cunhas a
serem descontados do volume do reservatório (Figura 8.1), sendo, nestes casos,
desaconselhável a utilização deste tipo de dispositivo.
Figura 8.1. Cunha de desconto no volume de reservação.
As declividades do fundo do reservatório e da superfície final do pavimento
podem ser distintos conforme Figura 8.2, para que o volume da cunha de desconto
seja reduzido, e também para evitar o transbordamento pelo ponto mais baixo do
dispositivo.
Figura 8.2. Fundo com declividade menor que a do pavimento.
176
A divisão do pavimento permeável , em células, deve ser realizada com base na
capacidade de vazão máxima do extravasor para o risco de projeto, ou pela
declividade da superfície do dispositivo. Recomenda-se um desnível máximo de
0,244m em uma célula, e o seu comprimento máximo Lmáx pode ser calculado pela
equação 8.1 (ACIOLI, 2005).
(8.1)
Onde: LMÁX = distância máxima entre as paredes das células na direção da
declividade (m)
I = declividade da superfície do pavimento (m/m)
Figura 8.3. Fundo com declividade menor que a do pavimento.
A escolha por rotas de drenagem menos íngremes é fundamental para a
construção de dispositivos como os pavimentos permeáveis e mantas de infiltração
(Figura 8.4).
177
Figura 8.4. Direções de escoamento segundo a topografia (AZZOUT et al, 1994)
Sempre na implantação de dispositivos de infiltração deve-se avaliar a sua
possível interferência com estruturas próximas, como fundações e redes subterrâneas
(energia elétrica, água, esgoto, etc.).
Camada base ou reservatório: tem por objetivo transmitir os esforços de
compressão da camada de revestimento para o solo suporte, e, também, armazenar
provisoriamente a água até que esta se infiltre no solo.
O material mais utilizado, por sua fácil obtenção e baixo custo, é a rocha
britada. As características exigidas do material para o preenchimento da camada base
são: resistência à compressão e porosidade.
A brita a ser utilizada deve ser de diâmetro superior a 10 mm, e com curva
granulométrica mais aberta possível, ou seja com fragmentos de tamanho uniforme.
A porosidade da brita em geral é entre 32 e 50%.
No caso de ser conhecido o índice de vazios para o agregado a ser empregado
no reservatório, vale ressaltar a relação entre “índice de vazios” e “porosidade”
(equação 8.2).
(8.2)
Onde: P = porosidade
IV = índice de vazios
Entretanto, recomenda-se realizar um ensaio expedito para verificar a
porosidade do agregado. Este ensaio pode ser realizado com qualquer recipiente de
volume conhecido, onde este deve ser preenchido completamente com o agregado e
arrasado no seu topo. Então, adiciona-se água com um recipiente graduado de
maneira a conhecer o volume total de água que é necessário para completar o
178
recipiente de volume conhecido, a porosidade será a razão entre o volume de água
adicionado e o volume do recipiente.
O agregado deve estar livre de contaminações, matéria orgânica, resíduos
diversos, e inclusive de outros agregados com granulação diferente à especificada. Se
for possível deve-se realizar lavagem do agregado, ou então recusar o material no ato
da sua entrega.
Com a escavação concluída, as laterais devem receber o fechamento de
contorno que pode ser com pedras, ou blocos de concreto (meio-fio). Este tem o
objetivo de confinar o preenchimento do reservatório e evitar deformações
horizontais.
O preenchimento do reservatório deve ser totalmente envolto por geotêxtil
(Figura 8.5), que deve ter porosidade da ordem de 90%, e abertura de filtração de
100μm para permitir a fácil passagem de água entre as interfaces.
Após o preenchimento do leito com o agregado, este deve ser compactado
mecanicamente, reduzindo, assim, possíveis deformações no pavimento.
O geotêxtil não necessita nenhum tipo de fixação ou emenda, apenas de um
transpasse mínino, que em geral é de 50 cm. Durante a colocação deve-se ter o
cuidado de não deslocá-lo, preservando assim, o transpasse mínimo.
179
Figura 8.5. Instalação do geotêxtil
Extravasor: evita o transbordamento descontrolado do reservatório, que se
ocorrer pode avariar significativamente o dispositivo ao erodir as bordas e áreas
adjacentes.
O extravador deve ser dimensionado para atender um risco superior ao
adotado para o reservatório, e entra em funcionamento somente quando o nível do
reservatório está próximo do limite superior (Figura 8.6).
Figura 8.6. Instalação do extravasor
180
Tubo de inspeção: deve-se prever a instalação de um ponto de inspeção para a
verificação do nível de água na camada base. O tubo de inspeção deve ser fechado no
seu topo com uma base de ancoragem, e tampa com resistência compatível com o
tipo de transito que deverá suportar. Na sua extremidade inferior deve-se fixar tela
galvanizada para evitar o ingresso do agregado de preenchimento da camada base
(Figura 8.7).
Figura 8.7. Instalação do tubo de inspeção
Pavimentação com “Asfalto Poroso” ou “Concreto Poroso”: são preparados de
forma similar aos pavimentos convencionais que utilizam estes mesmos materiais,
porém, não possuem a fração de agregado fino o que confere aos pavimentos a sua
capacidade infiltração.
A resistência à compressão de pavimentos permeáveis é entre 20 e 30MPa,
com porosidade mínima de 12%, capacidade mínima de infiltração de 1cm/s e a
espessura do pavimento não deve ser inferior a 7cm (Figura 8.8).
Os pavimentos permeáveis se prestam apenas para locais com tráfego de
veículos leves (automóveis e camionetes), devendo haver placas de alerta de restrição
ao de uso.
181
O assentamento da camada de revestimento deve ser realizado apenas com
rolo compactador de cilindro metálico liso, não devendo ser utilizado o compactador
de pneus, mantendo, assim, a porosidade superficial do revestimento.
Figura 8.8. Assentamento do revestimento poroso
Pavimentação com “Bloco Vazado”: os blocos vazados são construídos em
concreto e a fixação é realizada pelo inter-travamento que os blocos geram ao serem
assentados.
O assentamento dos blocos vazados deve ser feito sobre uma camada de areia
grossa de no mínimo 5 cm. Após o encaixe dos blocos, estes devem ser nivelador por
meio de compactação vibratória, e, então, seus vazados preenchidos com areia grossa
deixando cerca de 2 cm do topo no caso de estar previsto a inserção de tufos de
grama (Figura 8.9).
Figura 8.9. Assentamento de blocos vazados
182
Pavimentação Impermeável: para os casos onde a pavimentação é
impermeável, pode-se utilizar uma valeta lateral para a coleta da água precipitada na
área do pavimento, e, então, ser direcionada ao interior da camada base por um tubo
perfurado para então infiltração no solo (Figura 8.10).
Figura 8.10. Solução para o caso de pavimentos impermeáveis
Manta de Infiltração: as recomendações para de escavação e preenchimento
da camada base são idênticas às dos pavimentos permeáveis, no entanto, o ingresso
da água ao reservatório se dá da mesma forma que a solução para pavimentos
impermeáveis, ou seja, por tubos perfurados.
8.1.2 Valos de infiltração
Escavação: por terem a dimensão longitudinal preponderante,
freqüentemente a implementação este tipo de dispositivo requer a utilização de
maquinário com boa capacidade de movimentação de terra.
Cuidados para evitar o excesso de compactação do solo devem ser tomados
durante a escavação.
183
As declividades dos taludes e do fundo do valo devem obedecer às definidas no
projeto, exigindo, por vezes, o acompanhamento de uma equipe de topografia
durante a etapa de escavação.
O formato de seção mais utilizado é o triangular, no entanto, outros formatos
também são utilizados (Figura 8.11), sempre privilegiando as pequenas declividades
nos taludes, onde a relação largura-profundidade deve ser entre 4 e 10 vezes (Figura
8.12).
Figura 8.11. Seções para valos de infiltração (AZZOUT et al., 1994)
Figura 8.12. Relação largura/altura para valos de infiltração
Barramentos: se a declividade do valo for superior a 2% devem ser construidos
pequenos barramentos para melhorar a capacidade de infiltração, pelo maior tempo
de residência da água no valo (Figura 8.13).
184
Figura 8.13. Pequeno barramento para valos com declividade maior que 2%
Barramentos com orifícios que controlam a vazão também podem ser
utilizados, porém, por serem os valos, dispositivos que geralmente integram áreas de
lazer, ou estão próximos ao tráfego de veículos, laminas d’água com mais de 1m de
profundidade não são recomendadas.
Revestimento: o tipo de revestimento mais empregado é o de grama (Figura
8.14), mas devido às condições de vazão, pode-se empregar algum revestimento mais
resistente à erosão na canaleta central, como por exemplo, pedra argamassada ou
concreto (Figura 8.15).
185
Figura 8.14. Valo de infiltração revestido com grama
Figura 8.15. Revestimento contra erosão na canaleta principal
Para solos com taxa de infiltração próximas do limite mínimo, recomenda-se a
utilização de uma canaleta central preenchida com pedra de mão, para acelera o
processo de infiltração (Figura 8.16).
Figura 8.16. Canaleta principal preenchida com pedra de mão
As gramíneas não resistem a longos períodos de submersão, fazendo-se
indispensável o esvaziamento regular do valo para a sobrevivência desta vegetação.
A utilização de arborização nos taludes é benéfica para a estabilização do solo,
porém espécies caducifólias devem ser evitadas.
8.1.3 Poços de infiltração
Escavação: este dispositivo pontual de infiltração pode ser escavado
manualmente ou mecanicamente, em função da sua profundidade e diâmetro.
186
Não é recomendado o uso de técnicas de escavação que utilizem lubrificantes,
evitando assim contaminação do aqüífero.
Poços de infiltração podem ter até 20m de profundidade, e por esta
característica, deve-se evitar ao máximo a entrada de finos, visto que este dispositivo
apresenta uma grande dificuldade de manutenção, no caso da necessidade de
substituição do preenchimento colmatado.
No caso de poços sem preenchimento deve-se ter especial cuidado na
estabilidade das paredes. Nesse caso utilizam-se estruturas perfuradas que permitam
a passagem da água para o solo.
O poço pode ser escavado até atingir a profundidade do lençol freático,
passando a ser denominado de como poço de injeção, conforme Azzout et. al.(1994)
O posicionamento dos poços de infiltração deve ser de tal forma que evite a
fácil colmatação por fontes geradoras de finos, e também da possível destruição do
dispositivo pelo crescimento de raízes das árvores próximas.
Sempre na implantação de dispositivos de infiltração deve-se avaliar a sua
possível interferência com estruturas próximas, como fundações e redes subterrâneas
(energia elétrica, água,. esgoto,etc.).
Preenchimento: o tipo de preenchimento mas utilizado é de agregado graúdo
com curva granulométrica aberta (uniforme), e sua porosidade pode ser estimada por
tabelas.
Entretanto, recomenda-se realizar um ensaio expedito para verificar a
porosidade do agregado. Este ensaio pode ser realizado com qualquer recipiente de
volume conhecido, onde este deve ser preenchido completamente com o agregado e
arrasado no seu topo, então adiciona-se água com um recipiente graduado de
maneira a conhecer o volume total de água que é necessário para completar o
187
recipiente de volume conhecido, a porosidade será a razão entre o volume de água
adicionado e o volume do recipiente.
O agregado deve estar livre de contaminações, matéria orgânica, resíduos
diversos, e inclusive de outros agregados com granulação diferente à especificada. Se
for possível deve-se realizar lavagem do agregado, ou então recusar o material no ato
da sua entrega.
O preenchimento deve ser envolto por geotêxtil com transpasse de 50cm no
mínimo , e no topo é criada uma pequena camada de acabamento com a superfície
superior livre (Figura 8.17).
Figura 8.17. Preenchimento de um poço de infiltração
Decantação de entrada: em locais onde a presença de finos na água é
significante deve-se construir dispositivos que eliminem por decantação uma parcela
deste material, bem como gradeamento para remover os resíduos maiores.
188
Figura 8.18. Câmara de decantação de entrada
A câmara de decantação deve ser provida de uma saída de limpeza para a rede
de drenagem pluvial, esta saída deve ter um sistema de fechamento que é aberto
apenas para a realização da limpeza.
8.1.4 Trincheiras de infiltração
Escavação: a escavação das trincheiras de infiltração pode ser realizada
manualmente ou mecanicamente, a escavação mecânica promove uma menor
compactação, já que no processo manual ocorre uma compactação superficial pelo
pisoteamento do próprio operário.
A largura usual deste tipo de dispositivo é entre 0,80 e 1,00m, para o
comprimento não existe limitação, sendo este ultimo restringindo pela dimensão do
espaço disponível. É conveniente criar divisões internas para trincheiras construídas
em terrenos com declividades superiores a 2%, ficando o fundo da trincheira disposta
na forma de degraus.
As trincheiras devem ser, preferencialmente, escavadas paralelas às curvas de
nível do terreno, mantendo o fundo plano e sem declividade.
189
A profundidade é condicionada à profundidade que o nível médio do lençol
freático se encontra, no entanto, a relação altura-largura deve ser maior que 1 (altura
maior que a largura) pois o fundo da trincheira tem tendência de colmatar-se mais
rapidamente (Figura 8.19).
Preenchimento: o tipo de preenchimento mais utilizado é com agregado
graúdo com curva granulométrica aberta (uniforme), e a porosidade pode ser
estimada por tabelas.
Entretanto, recomenda-se realizar um ensaio expedito para verificar a
porosidade do agregado. Este ensaio pode ser realizado com qualquer recipiente de
volume conhecido, onde este deve ser preenchido completamente com o agregado e
arrasado no seu topo, então adiciona-se água com um recipiente graduado de
maneira a conhecer o volume total de água que é necessário para completar o
recipiente de volume conhecido, a porosidade será a razão entre o volume de água
adicionado e o volume do recipiente.
Figura 8.19. Trincheira de infiltração
190
O agregado deve estar livre de contaminações, matéria orgânica, resíduos
diversos, e inclusive de outros agregados com granulação diferente à especificada. Se
for possível deve-se realizar lavagem do agregado, ou então recusar o material no ato
da sua entrega.
O preenchimento deve ser envolto por geotêxtil, sua instalação deve ser
realizada com o devido cuidado para evitar rupturas e mantendo o transpasse mínimo
de 50cm.
Extravasor: evita o transbordamento descontrolado do reservatório, que se
ocorrer pode avariar significativamente o dispositivo ao erodir as bordas e áreas
adjacentes.
O extravador deve ser dimensionado para atender um risco superior ao
adotado para o dispositivo, e entra em funcionamento somente quando o nível
d’água na trincheira estiver próximo do limite superior (Figura 8.20).
Figura 8.20. Extravasor para trincheira de infiltração
Uma alternativa de extravasor pode ser implementada conformando-se uma
calha no ponto mais baixo da borda da trincheira, para, assim, direcionar o fluxo e
evitar a erosão.
191
Tubo de inspeção: deve-se prever a instalação de um ponto de inspeção para a
verificação do nível de água no interior da trincheira.
O tubo de inspeção deve ser fechado no seu topo com uma tampa simples. Na
sua extremidade inferior deve-se fixar tela galvanizada com malha mais fina que o
diâmetro do agregado, evitando o ingresso do material de preenchimento (Figura
8.21).
A instalação de tubos de inspeção é fundamental para monitorar o
funcionamento do dispositivo, que não deve manter água no seu interior, caso
contrário o dispositivo não estará desempenhando a sua função primordial que é de
controlar o escoamento superficial.
Figura 8.21. Tubo de inspeção para trincheira de infiltração
192
8.2 Dispositivos de Armazenamento
8.2.1 Bacias de Detenção
Barramento: o tipo de barragem mais utilizado é o dique de terra, seu projeto
e construção são etapas complexas da implementação, e dependo da magnitude do
dispositivo são necessários os trabalhos de profissionais de distintas áreas.
Estudos geológicos e geotécnicos são requeridos nesta etapa, vista à
magnitude das solicitações que a carga da estrutura de detenção exige (diques com
mais de 6m), as seguintes informações são necessárias:
Profundidade e adequação da rocha matriz;
Sazonalidade da profundidade do lençol freático;
Reconhecimento dos horizontes geológicos superficiais por meio de
sondagens;
Avaliação dos parâmetros geotécnicos do material (índice de
compactação, coesão, ângulo de atrito, etc.);
Identificação dos pontos de empréstimo e bota-fora de solo.
Em particular, a construção do barramento para a bacia exige um projeto
estrutural detalhado, que não é o objetivo deste manual, e as técnicas de construção
de barragens estão presentes em ampla literatura existente, como por exemplo, no
Manual do Pequeno Açude (MOLLE & FRANCOIS, 1992), Petis Barrages –
Recomendations pour la conception, la réalisation et el suivi (CEMAGREF, 1997) e
Design of small dams (USBR, 1987).
Revestimento das margens: a declividade das margens de terra deve ser de no
máximo 2,5:1 (horizontal:vertical) para permitir a fixação das gramíneas e evitar a
erosão.
No caso de inviabilidade de execução de taludes com pouca declividade deve-
se utilizar a “grama armada”. A tela suporte pode ser metálica, polimérica ou vegetal.
193
A superfície do talude a receber a grama armada deve estar perfeitamente
limpa, isenta de pragas e gramíneas superficiais, bem como de detritos sólidos.
Deve-se preparo o solo com adubação e correção de pH da superfície do talude
limpo. A seguir deve ser iniciada a colocação das leivas de grama, devidamente
fixadas por estacas de madeira, convenientemente espaçadas, e então, deve-se
proceder à colocação e fixação da tela sobre o revestimento vegetal, após a colocação
das leivas. Por fim, adiciona-se uma cobertura com solo vegetal.
Nas semanas seguintes deve-se realizar a rega sobre os taludes, sem que o solo
fique saturado, até que ocorra o enraizamento e a pega da grama.
Além da utilização de grama nas margens utiliza-se revesti-las com concreto,
pedra ou ainda com gabião, podendo ser plano ou em degraus (Figura 8.22).
Figura 8.22. Revestimentos das margens
Revestimento de fundo: no caso de bacias de detenção, onde a água
armazenada é posteriormente infiltrada no solo, utiliza-se grama.
Em bacias onde a infiltração não é realizada utiliza-se revesti-las com concreto
armado. Os esforços são, de modo geral, resultantes apenas da pressão hidrostática
da lâmina d’água máxima que o reservatório comportará, que solicita o revestimento
apenas à compressão, caso existam áreas onde ocorram solicitações de flexão e
tração, o concreto armado deve ser dimensionado convenientemente no projeto
estrutural.
194
Descarregador de Fundo: o descarregador de fundo tem os objetivos de escoar
as vazões de base, restringir a vazão durante os eventos de cheia do reservatório e
manter o reservatório vazio.
Localizado no ponto mais baixo do reservatório, o descarregador de fundo
deve ser protegido contra possíveis obstruções causadas pelos resíduos sólidos.
Existe uma grande variedade de tipos de descarregadores de fundo, e são
usualmente projetados próximos ao vertedor, quase sempre em uma estrutura única
(Figura 8.23, Figura 8.24 e Figura 8.25).
Vertedor: este dispositivo de segurança possui vários modelos sendo o por
crista e por janela os mais empregados (Figura 8.24 e Figura 8.25). Em alguns casos
onde o espaço disponível para o vertedor é reduzido, os vertedores tipo tulipa são os
mais indicados (Figura 8.23).
195
Figura 8.23. Vertedor tulipa e descarregador de fundo
196
Figura 8.24. Vertedor de crista e descarregador de fundo
Figura 8.25. Vertedor de janela e descarregador de fundo
197
Os locais de descarga dos vertedores são especialmente suscetíveis a erosão,
devendo serem protegidos contra a ação erosiva das altas velocidades que a água ali
tem. Revestimentos resistentes e dissipadores de energia do escoamento são
soluções recomendadas.
Alguns dissipadores de energia utilizados são: leito com pedra de mão, degraus
e blocos de intercalados (Figura 8.26).
Figura 8.26. Dissipadores de energia de escoamento
Gradeamento: deve-se utilizar sistemas de gradeamento em todas tomadas
d’água sujeitas a obstruções por resíduos sólidos carreados pelo escoamento.
Existem sistemas sofisticados de gradeamento, como grades com limpeza
automática, peneiras rotativas e trituradores, que são muito utilizados na remoção de
resíduos na entrada de estações de tratamento de esgoto. Entretanto, em bacias de
detenção deseja-se remover apenas o material mais grosseiro, não exigindo assim
espaçamento menor que 10cm, e a limpeza das grades podem ser realizadas após o
término do evento chuvoso.
Em locais onde resíduos de maior dimensão (galhos, tábuas, móveis, etc.)
possam chegar aos locais de tomada d’água recomenda-se criar um cercado com
elementos verticais espaçados de cerca de 50cm (Figura 8.27).
198
Figura 8.27. Dissipadores de energia de escoamento
Borda livre (free board): a cota de coroamento do barramento deve estar
30cm acima do nível máximo do reservatório, isso impede que as ondas passem por
sobre o barramento e o danifiquem.
Bacia de detenção enterrada: as bacias enterradas devem obrigatoriamente
serem dimensionadas estruturalmente para resistir aos esforços de empuxos laterais
e às cargas que sua laje de cobertura estará sujeita.
Freqüentemente utiliza-se bombeamento para realizar o esvaziamento do
reservatório enterrado, pois na maioria dos casos as condições das declividades da
rede, a qual o dispositivo se conectará, não permite o escoamento por gravidade, e
nestes casos o sistema de gradeamento deve retirar a totalidade de resíduos
grosseiros antes que estes ingressem na câmara de reservação.
Na Figura 8.28 é apresentado um croqui com as principais instalações que um
reservatório de detenção enterrado necessita, o exemplo apresentado é para
reservatórios construídos em concreto armado.
199
Figura 8.28. Croqui de bacia de detenção enterrada
Para facilitar limpeza de reservatórios que contenham pilares no seu interior,
recomenda-se que estes sejam de seção circular (colunas) e seu pé tenha uma
concordância em curva com o fundo do reservatório (Figura 8.29).
Figura 8.29. Concordância no pé das colunas
200
Acesso para manutenção: as bacias de detenção devem prever pontos de
acesso para a realização da manutenção, os acessos devem ser compatíveis com as
dimensões e limitações que o maquinário empregado na manutenção possua.
Os materiais utilizados para a construção dos acessos deve ser tal que resistam
às intempéries que estarão expostos, tais como: radiação solar, corrosão, umidade,
abrasão, etc.
Monitoramento: sempre que possível deve-se monitorar o funcionamento das
bacias de detenção para sua eficiência possa ser avaliada, e que melhorias possam ser
realizadas no dispositivo, visto que as recomendações presentes neste manual não
foram necessariamente extraídas de dispositivos a mercê das condições ambientais,
hidráulicas e hidrológicas existentes no Distrito Federal.
Para a avaliação quantitativa deve-se monitorar, por meio de registradores
automáticos com freqüência de amostragem máxima de 5min, a vazão de entrada na
bacia e o nível d’água interno.
A avaliação qualitativa é relevante no caso de a bacia ter sido construída para a
redução de contaminantes da água pluvial. Os índices de contaminação a serem
avaliados podem ser elegidos por meio de uma análise completa da qualidade d’água
que mostrará, então, quais são os mais críticos.
Usos secundários: os equipamentos destinados aos usos secundários, que por
ventura a bacia de detenção possa ter, devem ser construídos com materiais
resistentes às intempéries que estarão expostos, e não devem interferir no
funcionamento do dispositivo.
Informações de precauções, do objetivo e do funcionamento da bacia devem
ser dispostas de modo visível, para que os usuários sejam co-responsáveis na
manutenção e segurança do dispositivo.
201
8.2.2 Bacias de Retenção
Margens: as bacias de retenção são criadas geralmente de modo a integrar a
paisagem de áreas de lazer (Figura 8.30), ou de preservação ambiental, nestes casos a
declividade das margens deve ser o menos íngreme possível (menor que 3:1), ou ao
menos o trecho de acesso para manutenção deve ter declividade reduzida.
Quanto ao revestimento, este deve ser de grama, podendo ser combinado com
pedras (matacões) formando um perímetro sinuoso.
Figura 8.30. Bacia de detenção no Parque da Marinha do Brasil em Porto Alegre
Espelho d’água: o nível do espelho d’água deve ser definido por meio da curva
cota-volume e da estimativa do volume de amortecimento necessário. No caso do
resultado indicar profundidades muito pequenas deve-se escavar o fundo do
reservatório e criar artificialmente nele profundidades variadas (Figura 8.31).
202
Figura 8.31. Bacia de detenção
Aerador: a utilização de aeradores pode ser adotada para elevar o nível de
oxigênio dissolvido (OD) na água, melhorando assim as condições para a manutenção
da vida das espécies presentes no lago.
O OD é um fator limitante nos meios aquáticos com organismos que o
necessitem para respiração e degradação de matéria orgânica. Valores altos de OD
induzem a uma alta eficiência dos depuradores e degradadores aeróbios, porém
quando o nível de nutrientes na água é alto também, maior é a demanda de oxigênio.
O mínimo de oxigênio para o metabolismo orgânico (carbônico) é de 0,5mg/l e valores
maiores a 2,0mg/l para a oxidação dos compostos nitrogenados.
A presença de OD em águas ricas em material orgânico é desejável por prevenir
a formação de substâncias com odores desagradáveis.
203
Os aeradores podem ser de agitação ou por jato (chafariz), sendo este último
menos eficiente, porém mais indicado para ornamentar lagos.
O dimensionamento do aerador deve ser realizado seguindo as recomendações
do fabricante para atender os níveis desejáveis de OD.
Gradeamento: as recomendações para a instalação de grades são as mesmas
que para as bacias de detenção (secas).
Desarenador: análises granulométricas do sedimento que se deposita no fundo
dos reservatórios de retenção sem desarenador apontam que mais de 80% é
composto de areia (entre 0,062 e 2mm), fazendo assim relevante a utilização de
dispositivos que removam este tipo de partícula previamente ao seu ingresso no
reservatório.
Os desarenadores são estruturas que diminuem a velocidade de escoamento
de modo a permitir a sedimentação da areia em um determinado trecho do canal de
entrada do reservatório. São formados por dois canais que operam
independentemente, de tal modo que enquanto um trabalha o outro recebe
manutenção e limpeza (Figura 8.32). A interrupção do fluxo é realizada por comportas
que são operados manualmente em cada canal.
Figura 8.32. Desarenador
204
O dimensionamento do desarenador é de fácil acesso, pois a maioria dos livros
de saneamento apresenta a metodologia de cálculo.
Vegetação aquática: nas bacias de retenção a vegetação aquática tem seu
surgimento de forma natural através dos próprios mecanismos de reprodução
vegetal, não necessitando a inserção de mudas ou sementes.
A vegetação aquática tem papel fundamental na absorção de nutrientes e
criação de ambientes propícios à vida das demais espécies residentes no lago.
A variedade de espécies e a limitação da sua área de ocupação no lago são
regidas pela variação de profundidade da bacia de retenção.
205
9 OPERAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE CONTROLE DO
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
9.1 Dispositivos de Infiltração e Percolação
9.1.1 Pavimentos permeáveis ou mantas de infiltração
A operação de pavimentos permeáveis e mantas de infiltração é realizada por
inspeções após eventos onde a lâmina precipitada foi superior a 25mm, pois estes
dispositivos não exigem a presença de um operador durante o evento chuvoso.
Além da inspeção 24h após os eventos, deve ser realizada uma inspeção
previamente ao início do período de chuvas, e durante este período, no mínimo uma
vez ao mês.
A equipe de inspeção deve estar convenientemente equipada para a solução
de pequenos problemas de funcionamento que o dispositivo apresentar, e para
realizar a manutenção preventiva, registrando as condições do dispositivo e tarefas
realizadas na ficha de inspeção. Uma documentação fotográfica anexada à ficha de
inspeção colabora para uma melhor compreensão do estado em que se encontrava o
dispositivo quando da realização da inspeção.
As fichas de inspeção devem ser refinadas ao longo das inspeções de modo a
melhor atender às necessidades de registro das informações.
Este monitoramento, mais intensivo, normalmente é realizado durante o
primeiro ano de funcionamento do dispositivo, podendo ser realizadas, a partir de
então, inspeções com freqüência anual.
206
FICHA DE INSPEÇÃO Dispositivo: Pavimento Permeável ou Manta de Infiltração
Localização:
Data:___ /____ /_____ Hora: ____h ____min
Nome do responsável pela inspeção: ____________________________________
Tipo de inspeção:
( ) de rotina
( ) prévio ao período de chuvas
( ) após evento – Lâmina d´água precipitada: ______mm ____h____min
Elemento inspecionado:
Perímetro e áreas adjacentes Vestígios de erosão?
Presença de sujeira nas sarjetas e calhas?
Vegetação com poda e capina?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Superfície do pavimento Vestígios de sedimentos (areia ou terra)?
Existem marcas de poças d’água?
É possível notar alguma deformação?
Existem fissuras visíveis?
Alguma vegetação invasora?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Reservatório Nível d’água, a partir do fundo?
Vestígio de vertimento pelo extravasor?
_______cm
( ) SIM ( )NÃO
207
Observações e atividades realizadas:
9.1.2 Valos de infiltração
A operação de valos de infiltração é realizada por inspeções de rotina, pois
estes dispositivos não exigem a presença de um operador durante o evento chuvoso.
Deve ser realizada uma inspeção previamente ao início do período de chuvas, e
durante este período, no mínimo uma vez ao mês.
A equipe de inspeção deve estar convenientemente equipada para a solução
de pequenos problemas de funcionamento que o dispositivo apresentar, e para
realizar a manutenção preventiva, registrando as condições do dispositivo e tarefas
realizadas na ficha de inspeção. Uma documentação fotográfica anexada à ficha de
inspeção colabora para uma melhor compreensão do estado em que se encontrava o
dispositivo quando da realização da inspeção.
As fichas de inspeção devem ser refinadas ao longo das inspeções de modo a
melhor atender às necessidades de registro das informações.
Este monitoramento, mais intensivo, normalmente é realizado durante o
primeiro ano de funcionamento do dispositivo, podendo ser realizadas, a partir de
então, inspeções com freqüência anual.
208
FICHA DE INSPEÇÃO Dispositivo: Valo de infiltração
Localização:
Data:___ /____ /_____
Nome do responsável pela inspeção: ____________________________________
Tipo de inspeção:
( ) de rotina
( ) prévio ao período de chuvas
Elemento inspecionado:
Perímetro e áreas adjacentes Vestígios de erosão?
Vegetação com poda e capina?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Taludes do valo Vestígios de erosão?
Vestígios de sedimentos (areia ou terra)?
A grama está em boas condições?
Alguma vegetação invasora?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Barramentos Acúmulo de resíduos?
Alguma fissura ou destruição?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Observações e atividades realizadas:
209
9.1.3 Poços de infiltração
A operação de poços de infiltração é realizada por inspeções de rotina, pois
estes dispositivos não exigem a presença de um operador durante o evento chuvoso.
Deve ser realizada uma inspeção previamente ao início do período de chuvas, e
durante este período, no mínimo uma vez ao mês.
A equipe de inspeção deve estar convenientemente equipada para a solução
de pequenos problemas de funcionamento que o dispositivo apresentar, e para
realizar a manutenção preventiva, registrando as condições do dispositivo e tarefas
realizadas na ficha de inspeção. Uma documentação fotográfica anexada à ficha de
inspeção colabora para uma melhor compreensão do estado em que se encontrava o
dispositivo quando da realização da inspeção.
As fichas de inspeção devem ser refinadas ao longo das inspeções de modo a
melhor atender às necessidades de registro das informações.
Este monitoramento, mais intensivo, normalmente é realizado durante o
primeiro ano de funcionamento do dispositivo, podendo ser realizadas, a partir de
então, inspeções com freqüência anual.
210
FICHA DE INSPEÇÃO Dispositivo: Poço de infiltração
Localização:
Data:___ /____ /_____
Nome do responsável pela inspeção: ____________________________________
Tipo de inspeção:
( ) de rotina
( ) prévio ao período de chuvas
Elemento inspecionado:
Perímetro e áreas adjacentes Vestígios de erosão?
Vegetação com poda e capina?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Decantadores Acúmulo de sedimentos (areia ou terra)?
Obstrução de passagens d’água?
Alguma fissura ou destruição?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Superfície do poço Acúmulo de resíduos?
( ) SIM ( )NÃO
Reservatório Nível d’água, a partir do fundo?
_______cm
Observações e atividades realizadas:
211
9.1.4 Trincheiras de infiltração
A operação de trincheiras de infiltração é realizada por inspeções após eventos
onde a lâmina precipitada foi superior a 25mm, pois estes dispositivos não exigem a
presença de um operador durante o evento chuvoso.
Além da inspeção 24h após os eventos, deve ser realizada uma inspeção
previamente ao início do período de chuvas, e durante este período, no mínimo uma
vez ao mês.
A equipe de inspeção deve estar convenientemente equipada para a solução
de pequenos problemas de funcionamento que o dispositivo apresentar, e para
realizar a manutenção preventiva, registrando as condições do dispositivo e tarefas
realizadas na ficha de inspeção. Uma documentação fotográfica anexada à ficha de
inspeção colabora para uma melhor compreensão do estado em que se encontrava o
dispositivo quando da realização da inspeção.
As fichas de inspeção devem ser refinadas ao longo das inspeções de modo a
melhor atender às necessidades de registro das informações.
Este monitoramento, mais intensivo, normalmente é realizado durante o
primeiro ano de funcionamento do dispositivo, podendo ser realizadas, a partir de
então, inspeções com freqüência anual.
212
FICHA DE INSPEÇÃO Dispositivo: Trincheira de infiltração
Localização:
Data:___ /____ /_____
Nome do responsável pela inspeção: ____________________________________
Tipo de inspeção:
( ) de rotina
( ) prévio ao período de chuvas
( ) após evento – Lâmina d´água precipitada: ______mm ____h____min
Elemento inspecionado:
Perímetro e áreas adjacentes Vestígios de erosão?
Vegetação com poda e capina?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Superfície da trincheira Acúmulo de sedimentos (areia ou terra)?
( ) SIM ( )NÃO
Reservatório Nível d’água, a partir do fundo?
Vestígio de vertimento pelo extravasor?
_______cm
( ) SIM ( )NÃO
Observações e atividades realizadas:
213
9.2 Dispositivos de Armazenamento
9.2.1 Bacias de Detenção
A operação de bacias de detenção pode exigir a presença de um operador
durante os eventos, isso em função do tamanho do reservatório e da existência de
equipamentos que devam ser operados durante o evento (comportas, motores,
gradeamento, desarenador, etc.).
No caso de não ser necessária a operação durante os eventos a operação é
realizada por inspeções após eventos onde a lâmina precipitada foi igual ou superior à
da chuva de projeto utilizada no dimensionamento do dispositivo.
Além da inspeção após os eventos, deve ser realizada uma inspeção
previamente ao início do período de chuvas, e durante este período, no mínimo uma
vez ao mês.
A equipe de inspeção deve estar convenientemente equipada para a solução
de pequenos problemas de funcionamento que o dispositivo apresentar, e para
realizar a manutenção preventiva, registrando as condições do dispositivo e tarefas
realizadas na ficha de inspeção. Uma documentação fotográfica anexada à ficha de
inspeção colabora para uma melhor compreensão do estado em que se encontrava o
dispositivo quando da realização da inspeção.
As fichas de inspeção devem ser refinadas ao longo das inspeções de modo a
melhor atender às necessidades de registro das informações.
Este monitoramento, mais intensivo, normalmente é realizado durante o
primeiro ano de funcionamento do dispositivo, podendo ser realizadas, a partir de
então, inspeções com freqüência anual.
214
FICHA DE INSPEÇÃO Dispositivo: Bacia de detenção
Localização:
Data:___ /____ /_____
Nome do responsável pela inspeção: ____________________________________
Tipo de inspeção:
( ) de rotina
( ) prévio ao período de chuvas
( ) após evento – Lâmina d´água precipitada: ______mm ____h____min
Elemento inspecionado:
Grades, tomadas d’água Obstruções?
Alguma fissura ou destruição?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Vertedor e dissipador Obstruções?
Alguma fissura ou destruição?
Vestígio de vertimento?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Taludes/Paredes Vestígios de erosão?
Revestimento em boas condições?
Vegetação com poda e capina?
Sinais de corrosão de armadura?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO Reservatório Presença de poças d’água?
Acúmulo de sedimentos (areia ou terra)?
Acúmulo de resíduos?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
215
Observações e atividades realizadas:
9.2.2 Bacias de Retenção
A operação de bacias de detenção pode exigir a presença de um operador
durante os eventos, isso em função do tamanho do reservatório e da existência de
equipamentos que devem ser operados durante o evento (comportas, motores,
gradeamento, desarenador, etc.).
No caso de não ser necessária a operação durante os eventos a operação é
realizada por inspeções após eventos onde a lâmina precipitada foi igual ou superior à
da chuva de projeto utilizada no dimensionamento do dispositivo.
Além da inspeção após os eventos, deve ser realizada uma inspeção
previamente ao início do período de chuvas, e durante este período, no mínimo uma
vez ao mês.
A equipe de inspeção deve estar convenientemente equipada para a solução
de pequenos problemas de funcionamento que o dispositivo apresentar, e para
realizar a manutenção preventiva, registrando as condições do dispositivo e tarefas
realizadas na ficha de inspeção. Uma documentação fotográfica anexada à ficha de
inspeção colabora para uma melhor compreensão do estado em que se encontrava o
dispositivo quando da realização da inspeção.
As fichas de inspeção devem ser refinadas ao longo das inspeções de modo a
melhor atender às necessidades de registro das informações.
216
Este monitoramento, mais intensivo, normalmente é realizado durante o
primeiro ano de funcionamento do dispositivo, podendo ser realizadas, a partir de
então, inspeções com freqüência anual.
217
FICHA DE INSPEÇÃO Dispositivo: Bacia de retenção
Localização:
Data:___ /____ /_____
Nome do responsável pela inspeção: ____________________________________
Tipo de inspeção:
( ) de rotina
( ) prévio ao período de chuvas
( ) após evento – Lâmina d´água precipitada: ______mm ____h____min
Elemento inspecionado:
Grades, tomadas d’água Obstruções?
Alguma fissura ou destruição?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Vertedor e dissipador Obstruções?
Alguma fissura ou destruição?
Vestígio de vertimento?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Taludes Vestígios de erosão?
Revestimento em boas condições?
Vegetação com poda e capina?
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
Reservatório Nível d’água?
Percentual de área sem vegetação?
Presença de resíduos?
O(s) areador(es) estavam em funcionamento?
_______cm
_______%
( ) SIM ( )NÃO
( ) SIM ( )NÃO
218
Observações e atividades realizadas:
10 Manutenção de dispositivos de controle do escoamento
superficial
10.1 Dispositivos de Infiltração e Percolação
10.1.1 Pavimentos permeáveis ou mantas de infiltração
Observações:
A garantia do funcionamento adequado do dispositivo de controle do escoamento
superficial de águas pluviais depende da manutenção preventiva que é realizada.
As recomendações de manutenção apresentadas neste manual são, em sua maioria,
advindas de trabalhos de monitoramento realizados em outros países, sendo que
algumas adaptações podem ser necessárias, ao passo que o monitoramento indique
isso ao decorrer da operação do dispositivo.
O monitoramento deve ser feito através de índices de desempenho. O objetivo do uso
de índices é de padronizar a avaliação do funcionamento e estado dos dispositivos de
controle, reduzindo, assim, o grau de subjetividade.
Recomendações de manutenção:
Sucção a vácuo dos poros precedido por jateamento com água a alta
pressão, 4 vezes ao ano;
219
Não é recomendado uso de varrição que acaba por inserir ainda mais
sedimento nos poros do pavimento;
Depressões e fissuras podem ser preenchidas com pavimento
convencional, não superando 10% da área total do módulo do
pavimento;
Locais que apresentem poças podem receber perfurações de 1,3cm
espaçados de 30cm;
No caso de blocos vazados, replantar a grama onde ela já não existe, e
aparar o excesso que crescem preferencialmente próximos as sarjetas.
10.1.2 Valos de infiltração
Observações:
A garantia do funcionamento adequado do dispositivo de controle do escoamento
superficial de águas pluviais depende da manutenção preventiva que é realizada.
As recomendações de manutenção apresentadas neste manual são, em sua maioria,
advindas de trabalhos de monitoramento realizados em outros países, sendo que
algumas adaptações podem ser necessárias, ao passo que o monitoramento indique
isso ao decorrer da operação do dispositivo.
O monitoramento deve ser feito através de índices de desempenho. O objetivo do uso
de índices é de padronizar a avaliação do funcionamento e estado dos dispositivos de
controle, reduzindo, assim, o grau de subjetividade.
Recomendações de manutenção:
Manter a área livre de resíduos sólidos por razões estéticas ,e
para evitar que sejam carreados pela água. A limpeza deve ser
realizada com a mesma freqüência que as vias próximas tem;
220
Remover os sedimentos acumulados nas barreiras e demais
pontos de estagnação do escoamento, antes do inicio do período
de chuvas, ou sempre que estiver prejudicando o escoamento;
Reconstruir os pontos que o talude sofreu erosão, bem como
repor a grama;
221
10.1.3 Poços de infiltração
Observações:
A garantia do funcionamento adequado do dispositivo de controle do escoamento
superficial de águas pluviais depende da manutenção preventiva que é realizada.
As recomendações de manutenção apresentadas neste manual são, em sua maioria,
advindas de trabalhos de monitoramento realizados em outros países, sendo que
algumas adaptações podem ser necessárias, ao passo que o monitoramento indique
isso ao decorrer da operação do dispositivo.
O monitoramento deve ser feito através de índices de desempenho. O objetivo do uso
de índices é de padronizar a avaliação do funcionamento e estado dos dispositivos de
controle, reduzindo, assim, o grau de subjetividade.
Recomendações de manutenção:
Realizar o corte da grama adjacente no mínimo 2 vezes ao ano,
não o fazendo muito baixo para que ainda mantenha a função de
filtragem. Os resíduos de grama resultantes do corte devem ser
removidos da área;
Árvores com galhos que se projetam sobre o poço devem ser
podadas;
Verificada a colmatação da camada superior do poço esta deve
ser removida e substituída, juntamente com o geotêxtil.
No caso do poço possuir decantadores de entrada estes devem
ter o sedimento acumulado removido a cada visita de inspeção;
Erosões em áreas que contribuem diretamente ao poço devem
ser sanadas evitando o ingresso de sedimentos no dispositivo.
222
10.1.4 Trincheiras de infiltração
Observações:
A garantia do funcionamento adequado do dispositivo de controle do escoamento
superficial de águas pluviais depende da manutenção preventiva que é realizada.
As recomendações de manutenção apresentadas neste manual são, em sua maioria,
advindas de trabalhos de monitoramento realizados em outros países, sendo que
algumas adaptações podem ser necessárias, ao passo que o monitoramento indique
isso ao decorrer da operação do dispositivo.
O monitoramento deve ser feito através de índices de desempenho. O objetivo do uso
de índices é de padronizar a avaliação do funcionamento e estado dos dispositivos de
controle, reduzindo, assim, o grau de subjetividade.
Recomendações de manutenção:
Realizar o corte da grama adjacente no mínimo 2 vezes ao ano,
não o fazendo muito baixo para que ainda mantenha a função de
filtragem. Os resíduos de grama resultantes do corte devem ser
removidos da área;
Árvores com galhos que se projetam sobre a trincheira devem ser
podadas;
Verificada a colmatação da camada superior da trincheira esta
deve ser removida e substituída juntamente com o geotêxtil.
Erosões em áreas que contribuem diretamente à trincheira
devem ser sanadas evitando o ingresso de sedimentos no
dispositivo.
Nos casos onde a perda de capacidade de infiltração é
significativa (>50%) deve-se realizar a remoção completa do
223
material de preenchimento da trincheira e substituí-lo (ou lavá-
lo), inclusive o geotêxtil.
10.2 Dispositivos de Armazenamento
10.2.1 Bacias de Detenção
Observações:
A garantia do funcionamento adequado do dispositivo de controle do escoamento
superficial de águas pluviais depende da manutenção preventiva que é realizada.
As recomendações de manutenção apresentadas neste manual são, em sua maioria,
advindas de trabalhos de monitoramento realizados em outros países, sendo que
algumas adaptações podem ser necessárias, ao passo que o monitoramento indique
isso ao decorrer da operação do dispositivo.
O monitoramento deve ser feito através de índices de desempenho. O objetivo do uso
de índices é de padronizar a avaliação do funcionamento e estado dos dispositivos de
controle, reduzindo, assim, o grau de subjetividade.
Recomendações de manutenção:
Nos reservatórios com fundo revestido de concreto, ou que
tenham usos secundários, estes devem receber limpeza (com
utilização de água) a cada evento;
Reconstruir os pontos onde o talude sofreu erosão, bem como
repor a grama, isto previamente ao início da época de chuvas;
Remover a vegetação alta do leito do reservatório no mínimo 2
vezes ao ano;
Limpar as grades e tomadas d’água em todas as visitas de
inspeção;
224
Caso a bacia seja instrumentada para monitoramento, os
instrumentos devem ser mantidos limpos, limpeza esta que deve
ser realizada em todas as visitas de inspeção;
Manter a área livre de resíduos sólidos por razões estéticas ,e
para evitar que sejam carreados pela água. A limpeza deve ser
realizada com a mesma freqüência que as vias próximas tem;
10.2.2 Bacias de Retenção
Observações:
A garantia do funcionamento adequado do dispositivo de controle do escoamento
superficial de águas pluviais depende da manutenção preventiva que é realizada.
As recomendações de manutenção apresentadas neste manual são, em sua maioria,
advindas de trabalhos de monitoramento realizados em outros países, sendo que
algumas adaptações podem ser necessárias, ao passo que o monitoramento indique
isso ao decorrer da operação do dispositivo.
O monitoramento deve ser feito através de índices de desempenho. O objetivo do uso
de índices é de padronizar a avaliação do funcionamento e estado dos dispositivos de
controle, reduzindo, assim, o grau de subjetividade.
Recomendações de manutenção:
Reconstruir os pontos onde o talude sofreu erosão, bem como
repor a grama, isto previamente ao início da época de chuvas;
Remover a vegetação flutuante do espelho d’água no mínimo 2
vezes ao ano;
Cortar a vegetação alta junto as margens no mínimo 2 vezes ao
ano;
225
Limpar as grades, desarenadores e tomadas d’água em todas as
visitas de inspeção;
Esvaziar o reservatório e remover o sedimento do fundo quando
este estiver ocupando 20% do volume original. O tempo para
ocorrência disso é entre 5 e 10 anos;
Caso a bacia seja instrumentada para monitoramento, os
instrumentos devem ser mantidos limpos, limpeza esta que deve
ser realizada em todas as visitas de inspeção;
226
11 ESTRATÉGIAS PARA VALORIZAÇÃO DOS RIOS URBANOS
11.1 Princípios
As estratégias que visam à valorização dos rios urbanos são ações de cunho
multidisciplinar, que envolvem os atores de todas as esferas da gestão de drenagem
urbana e as populações.
Nos estágios iniciais da valorização dos rios urbanos deve-se ter especial
dedicação na criação de ferramentas legais que regulem e fiscalizem as ações de
valorização, e paralelamente à criação destas ferramentas é indispensável uma forte
campanha de educação ambiental focada principalmente nas novas gerações de
cidadãos que formarão uma sociedade mais consciente e co-responsável com a
preservação dos rios urbanos.
As técnicas de valorização de cursos d’água urbanos são um tanto recentes, e
foram implementadas muitas vezes de modo empírico ou experimental. Os resultados
observados, que foram bem sucedidos, utilizaram combinações de técnicas como:
renaturalização de cursos d’água, preservação de matas de galeria, controle da
erosão, tratamento das águas pluviais, coleta de resíduos sólidos e educação
ambiental.
11.2 Técnicas
11.2.1 Renaturalização de cursos d’água
Durante muito tempo uma das principais estratégias de drenagem urbana
esteve orientada no sentido de retificar o leito dos rios e córregos, para que suas
vazões fossem dirigidas para jusante pelo caminho mais curto e com maior velocidade
de escoamento possível. A conseqüência imediata dos projetos baseados neste
conceito é o aumento das inundações a jusante decorrentes da canalização dos cursos
naturais. À medida que a precipitação ocorre, e a água não é infiltrada no solo, o
227
volume escoa pelos condutos do sistema de drenagem. A retificação de um córrego
aumenta a velocidade das águas e o pico do hidrograma de jusante. Segundo Tucci
apud Brocaneli & Stuermer (2008), países desenvolvidos verificaram que os custos de
canalização eram muito altos e abandonaram esse tipo de solução no início dos anos
1970.
Diante da complexidade das questões de drenagem de municípios, surge a
descanalização ou a renaturalização de rios e córregos como um sistema alternativo
de macrodrenagem. Entende-se por renaturalização de rios o processo de trazer ao
rio sua condição mais natural ou original possível.
A renaturalização dos rios e córregos permite não só o espraiamento das águas
pluviais remetidas ao sistema, mas também o amortecimento do pico do hidrograma
de vazão, evitando ou reduzindo as inundações de forma natural.
A renaturalização dos córregos deve ser vista não somente como uma solução
de drenagem urbana, mas também como uma grande oportunidade para o
ressurgimento das águas na cidade, no que se refere à formação de um sistema de
umidificação, refrigeração e áreas verdes urbanas aliadas ao lazer e ao turismo, a fim
de proporcionar viabilidade econômica para a implantação e manutenção dessas
áreas.
As linhas básicas da renaturalização de rios têm como objetivos:
a) Recuperar os rios e córregos de modo a regenerar o mais próximo possível
a biota natural, através de manejo regular ou de programas de
renaturalização;
b) Preservar áreas naturais de inundação e impedir quaisquer usos que
inviabilizem tal função.
Estas idéias integram a concepção para a renaturalização de rios norteando os
planos específicos de manutenção de cursos de água. Estes planos específicos,
contendo propostas relativas à renaturalização de rios com manutenção de áreas
inundáveis, devem ser inseridos no planejamento regional de recursos hídricos. Os
228
planos devem ser elaborados atendendo as peculiaridades de cada caso, de forma
intersetorial, e articulando aos demais planos territoriais e programas regionais.
Para avaliar a situação dos rios e seu entorno, bem como, definir os objetivos
específicos de recuperação, é preciso comparar a realidade atual com a situação ideal.
Baseado no diagnóstico e na avaliação das necessidades de implantar o processo de
renaturalização, considerando os usos e as restrições existentes, são definidos os
objetivos específicos do trabalho, seguidos pelo planejamento das medidas
necessárias para a sua implementação.
É fundamental o mapeamento da morfologia fluvial, caracterização do regime
hidrológico e condições da qualidade da água, pois são fatores condicionantes para a
manutenção dos ecossistemas aquáticos.
Os cursos de água podem ser considerados como sistemas naturais quando não
poluídos, e quando tiverem a capacidade natural de modificar seu leito e curso sem
interferências antrópicas. Esta capacidade consiste principalmente:
Do fluxo contínuo das águas e do material transportado, bem como, da
mobilidade e condições naturais do fundo do leito (dinâmica de fundo);
Da mobilidade e condições naturais das margens (dinâmica das
margens);
Das condições naturais para inundação, relacionada ao uso adequado
das baixadas inundáveis (dinâmica das zonas inundáveis).
Em áreas urbanas freqüentemente os rios tem intensos trechos retificados com
leito e margens fortemente protegidos, havendo grande comprometimento das
relações biológicas. As possibilidades de uma revalorização ecológica são limitadas,
pois, o controle de enchentes e a necessidade de manter os níveis da água
subterrânea são restrições inquestionáveis.
Através da cooperação de planejadores urbanos, engenheiros, biólogos e
paisagistas, chega-se a soluções integrantes, incorporando a valorização ecológica. Os
principais aspectos a serem considerados são:
229
Acesso à água;
Ampliação do leito do rio;
Recuperação da continuidade do curso de água;
Aplicação de técnicas da engenharia ambiental;
O restabelecimento de faixas marginais de proteção e da mata ciliar;
A reconstituição de estruturas morfológicas típicas no leito e nas
margens como depósitos de seixos rolados;
A promoção de biotas especiais;
A propiciação de elementos favoráveis ao lazer.
Quanto mais áreas puderem ser restituídas ao sistema do rio, maiores serão as
possibilidades de renaturalização. Estas áreas poderão ser transformadas em parques
distritais, oferecendo melhores condições de vida à população local.
Fazem parte das restrições para a renaturalização os custos econômicos-
financeiros e sociais. Contudo melhorias significativas podem ser obtidas através de
técnicas da engenharia ambiental, tanto no leito do rio quanto nas suas margens. A
renaturalização de rios não significa a volta a uma paisagem original não influenciada
pelo homem, mas corresponde ao desenvolvimento sustentável dos rios e da
paisagem em conformidade com as necessidades e conhecimentos contemporâneos.
Algumas práticas de engenharia ambiental, de impacto local, são apresentadas
a seguir:
Pedras “quebra-corrente”: consiste no agrupamento de grandes pedras no
leito do curso de água. Essas pedras dissipam a energia, melhorando o surgimento de
canais com mais velocidade e proporcionando a formação de habitats. Os habitats
incluem regiões com pequena turbulência, superfícies protegidas e correntezas que se
desenvolvem no leito do rio, a jusante das pedras durante as vazões mais altas. Esta
prática é utilizada em pequenos cursos de água ou canais que possuem contorno
uniforme e pouca cobertura. Pode ser utilizado onde velocidades erosivas precisam
230
ser reduzidas, onde habitats precisam ser restabelecidos ou a estética do canal
precisa ser melhorada.
Defletores: são escoras de pedras, toras ou gabiões que se projetam das
margens para dentro do curso de água. Eles estabilizam bancos de areia diminuindo a
velocidade da água próximo as margens e afastando a correnteza das margens
dissipando assim energia. Os defletores também aumentam diversidade ao canal
concentrando a correnteza e criando poças profundas. Alternadamente, defletores
em canais retilíneos podem favorecer um padrão de meandreamento com uma
correnteza estreita e profunda. Dois defletores, espaçados frente a frente, podem
resultar em um longo e profundo canal preferencial a jusante. Sua principal
aplicabilidade se dá em pequenos cursos de água com margens suscetíveis a erosão.
Deposição de pedras de grandes dimensões: esta técnica é utilizada para
promover a formação de substrato estável em canais que foram modificados ou estão
altamente impactados. O substrato em pedras também provê habitat para insetos
aquáticos e áreas de desova. Esta prática somente é valida em pequenos cursos de
água nas situações em que o substrato em pedras é característico da região, porém
por alguma razão não é mais encontrado. Pode ocorrer nos casos em que o
suprimento de sedimentos foi interrompido devido à construção de uma barragem ou
pela canalização de um trecho do rio a montante.
Canais com diferentes estágios: são cursos de água construídos que consistem
em um canal estreito e profundo dentro de um canal mais largo. Os estágios
correspondem a: a) um talvegue, para vazões de período de retorno de 1 a 5 anos; b)
um leito de inundação. Seria uma alternativa às valas canalizadas e às galerias
fechadas. Os canais devem ser projetados para satisfazer as necessidades de
condutibilidade e ao mesmo tempo minimizar impactos ambientais e obter proveito
da estabilidade natural da geometria do canal.
No canal do leito menor:
231
O comprimento do canal do leito menor deve ser igual ao comprimento
do leito original do canal fluvial;
A capacidade do canal do leito menor deve ser aproximadamente 50%
de uma chuva de 2 anos de período de retorno;
Devem ser criados dispositivos para garantir a permanência de vazões,
qualidade da água, melhoria de habitat, e interesse visual, incluindo
meandros, pedras “quebra corrente”, piscinas naturais e bancos de
areia;
O leito deve ser suave, preferencialmente com revestimento distinto do
concreto, sempre que possível mantendo interação do fundo com a
superfície;
Vertedores de pedra, meandros, pedras “quebra corrente” ou vegetação
controla a velocidade do escoamento, sendo utilizados para reduzir a
erosão;
Deve ser minimizado o enrocamento do canal, se utilizado o
enrocamento acima do nível normal, o mesmo deve ser coberto com
terra e vegetado.
No canal do leito maior:
É claro que a capacidade do canal é função do projeto de drenagem,
entretanto, recomenda-se que a largura mínima do fundo deva ser pelo
menos três vezes maior que a largura do topo do canal de leito menor;
Deve ser promovido a vegetação natural no leito do canal maior de
forma beneficiar a qualidade da água, estabilidade das margens e vida
animal;
Se possível variar a largura dos canais e a declividade dos taludes
quando uma área for renivelada, deve ser adotada baixa declividade nos
taludes de forma permitir o plantio de arbustos e árvores;
232
Deve ser dada preferência, sempre que possível, em manter vegetação
existente para propiciar a estabilidade dos taludes.
Obstáculos de pedra: são constituídos de valas preenchidas com pedras.
Normalmente ocorrem erosão e alargamento dos canais devido à urbanização e à
mudança do regime de vazões. O processo geralmente começa com a remoção do
fundo do canal tornando-se profundo e entrincheirado. Esta condição é instável e
erode sua margem. Todo processo pode levar muitos anos e causa uma quantidade
significativa de poluição de sedimentos, degradação de habitat, dano a propriedades,
etc.
Obstáculos de pedra devem ser considerados se a área de drenagem de canais
naturais é modificada em função da urbanização, inclusive se há detenção.
Estabilização de bancos de areia: esta prática controla a erosão das margens
através de materiais provenientes de vegetação. Ela provê proteção provisória das
margens e introduz espécies de árvores capazes de estabelecer uma densa rede de
raízes nos bancos de areia. O projeto da estabilização dos bancos de areia é adaptável
e deve ser executado para ajustar diferentes necessidades de condutibilidade do
canal. Espécies de plantas devem ser selecionadas para deitar durante vazões altas
criando pequena resistência, ou espécies mais rígidas podem ser plantadas que serão
mais capazes de dissipar energia e reduzir a velocidade da água.
Vertedores de pedra: são pequenas represas executadas com pedras de
grandes dimensões, de forma que exista fendas entre as pedras. Eles são utilizados
para direcionar a corrente, controlar a erosão, estreitar e aprofundar a correnteza e
criar habitats.
11.2.2 Preservação das matas de galeria
A mata de galeria, também conhecida como mata ciliar, floresta ripária e mata
de várzea é uma formação vegetal responsável por diversas funções ambientais. Dada
233
sua importância em relação aos aspectos quali-quantitativos dos cursos d’água, sua
preservação é prevista em resolução normativa federal.
FUNÇÕES AMBIENTAIS
É possível elencar diversas funções ambientais das matas de galeria.
Entretanto, no que se refere a zonas urbanas, destacam-se as seguintes funções:
regularização de vazão, qualidade da água, assoreamento e erosão.
Regularização de vazão
As matas de galeria tem relevante função no regime hidrológico de uma bacia
hidrográfica, pois elas favorecem a infiltração das águas de chuva recarregando os
reservatórios subterrâneos, uma vez que criam obstáculos para o escoamento
superficial da água.
A vazão dos cursos d’água nos períodos de estiagem é mantida principalmente
pela água proveniente dos reservatórios subterrâneos, reserva esta que é muito
prejudicada quando as matas de galeria são suprimidas.
A importância de se ter uma vazão regularizada é que ela mantém as condições
necessárias para a conservação dos ecossistemas que dela dependem, além de
manter a qualidade da água.
Qualidade da água Na manutenção da qualidade da água podemos dizer que a mata de galeria funciona
como uma espécie de filtro, retendo parte dos elementos potencialmente poluentes ao curso
d’água. Esta filtragem se dá pelo processo de retenção física e biológica de sedimentos e
nutrientes (LIMA & ZAKIA, 2000).
Em se tratando de zonas urbanas, tanto na água de lavagem das vias quanto
nos sedimentos carreados, há poluentes como metais pesados, óleos e graxas,
matéria orgânica, que são parcialmente retidos nas matas ciliares, evitando o aporte
da totalidade dos mesmos ao curso d’água.
234
Assoreamento e erosão
O escoamento gerado por chuvas intensas carrega consigo quantidades
significativas de solo em forma de sedimentos. É função da mata ciliar reter parte
deste sedimento, além de fixar as margens. Além de não haver retenção da
contribuição de sedimentos de outras partes da bacia, a ausência desta vegetação
permite que as margens sejam erodidas, potencializando assim o assoreamento do
curso d’água.
Em acréscimo ao prejuízo qualitativo causado pelo aporte de sedimentos, o
assoreamento gera uma diminuição na capacidade hidráulica dos canais, contribuindo
para a ocorrência de inundações.
RESOLUÇÕES NORMATIVAS
Devido às funções ambientais que a mata de galeria possui, ela foi considerada
Área de Preservação Permanente – APP pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente –
CONAMA. Este, através da Resolução CONAMA 302/2002 (reservatórios) e da
Resolução CONAMA 303/2002 (cursos d’água), regulamenta os limites mínimos de
faixas de preservação adjacentes aos corpos d’água válidos para todo o território
nacional. Estas resoluções corroboram para a valorização dos cursos d’água e estão
apresentadas no Anexo V. A Figura 11.1 apresenta um resumo dos limites definidos
para cursos d’água.
235
Figura 11.1. APP (Resolução CONAMA 303/2002).
11.2.3 Controle de erosão do solo
O fenômeno da erosão é relacionado à degradação do solo pela ação da chuva
e do escoamento. Esses processos são agravados pela ação humana, através da
alteração das características das condições naturais, seja pelo desmatamento,
remoção de encostas, aumento das áreas impermeabilizadas, ou criação de caminhos
preferenciais pela construção de vias de acesso.
As principais conseqüências da erosão são a perda do solo, o assoreamento das
tubulações, galerias, rios e barragens, entre outros.
Os métodos de controle da erosão podem ser preventivos ou corretivos. Os
métodos preventivos envolvem um trabalho de reconhecimento das características
físicas de ocupação, uso e direcionamento das formas de ocupação. Isso pode ser
obtido por um plano de uso dos solos, por uma legislação adequada, pela fiscalização
do seu cumprimento e punição dos infratores. Os métodos corretivos envolvem a
análise da situação atual da erosão e a concepção de um projeto para solucionar o
problema.
Plano de uso do solo
A elaboração do plano de uso do solo é importante instrumento para o
direcionamento do desenvolvimento da cidade, bem como para a elaboração de uma
legislação adequada.
236
A ocupação desordenada deflagra processos erosivos que são comandados por
diversos fatores naturais relacionados às características do clima, do relevo, do solo e
da cobertura vegetal. A expansão de núcleos urbanos, respaldados em planejamento
que considere as características do meio físico, é a linha mestra na prevenção de
processos erosivos.
Para a elaboração do plano de uso do solo faz-se necessário o levantamento
dos vetores de expansão da população, das características geomorfológicas (formas e
dinâmica do relevo), geológicas (tipos de rocha, modos de ocorrência) e geotécnicas
(características dos terrenos, propriedades dos solos e das rochas).
Controle da erosão urbana
O principal objetivo do controle da erosão urbana é manter a integridade física
das cidades. Geralmente o fenômeno da erosão, logo que se inicia, é facilmente
controlável, porém ao atingir proporções maiores, é de difícil solução.
Os métodos adotados para o controle da erosão variam de acordo com as
necessidades de cada local. Os principais métodos envolvem desde manutenção de
áreas permeáveis dentro dos lotes, coberturas com lona, sacos de areia, passando por
microdrenagem e pavimentação.
Controle da erosão urbana na microdrenagem
A condução de águas superficiais nas áreas urbanizadas é conhecida como
microdrenagem. A microdrenagem é importante no controle da erosão por evitar o
escoamento direto sobre o solo.
O custo de implantação de um sistema de microdrenagem é proporcional ao
volume de água a escoar, desta forma, é aconselhável que tanto os projetos
residenciais e comerciais, quanto os equipamentos urbanos, maximizem as áreas
vegetadas. Esta prática diminui o coeficiente de impermeabilização.
As águas captadas pela drenagem pluvial e pelas bocas de lobo são conduzidas
à tubulação. Nas tubulações, para evitar erosão dos tubos, recomenda-se uma
237
velocidade máxima de 5m/s. Quando a inclinação é tal que o uso apenas de tubulação
resulta em velocidades muito altas utilizam-se poços de queda.
Um dos grandes problemas na drenagem urbana é o carreamento de lixo e
sedimentos para as sarjetas e bocas de lobo. Esses resíduos acabam por obstruir as
entradas das tubulações. Por isso são adotados poços de visita, que permitem o
acesso à tubulação em pontos estratégicos.
Controle da erosão urbana na macrodrenagem
A solução dos problemas de erosão, dentro do quadro urbano, passa pela
execução do sistema de galerias pluviais e pavimentação. O maior problema é o
lançamento das águas dos emissários no terreno natural. Apesar da construção de
dissipadores de energia, após o lançamento, havendo declividade no terreno natural,
e sendo o solo pouco resistente, o volume de água dá início ao processo erosivo, que
inicia a jusante do lançamento e avança para montante com rapidez, destruindo o
dissipador e o próprio emissário. A solução definitiva seria prolongar o emissário até
um córrego ou talvegue que apresente estabilidade.
11.2.4 Controle da qualidade das águas pluviais
A qualidade da água do pluvial não é melhor que a do efluente de um
tratamento secundário. A quantidade de material suspenso na drenagem pluvial é
superior à encontrada no esgoto em natura. Esse volume é mais significativo no início
das enchentes.
Os poluentes que ocorrem na área urbana variam muito, desde compostos
orgânicos a metais altamente tóxicos. Os principais poluentes encontrados no
escoamento superficial urbano são: sedimentos, nutrientes, substâncias que
consomem oxigênio, metais pesados, hidrocarbonetos de petróleo, bactérias e vírus
patogênicos.
238
A qualidade da água pluvial depende de vários fatores: limpeza urbana e sua
freqüência, da intensidade da precipitação e sua distribuição temporal e espacial, da
época do ano e do tipo do uso da área urbana.
A poluição gerada pelo escoamento superficial da água em zonas urbanas é
dita de origem difusa, uma vez que provém de atividades que depositam poluentes,
de forma esparsa, sobre a área de contribuição da bacia hidrográfica.
O controle da poluição difusa deve ser feito através de ações sobre a bacia
hidrográfica, de modo a se ter redução das cargas poluidoras antes do lançamento da
drenagem no corpo receptor. A maior parte das medidas de controle da poluição
prevê também a redução do volume total escoado, o que já é previsto pelo controle
de enchentes, outras medidas incluem práticas como educação da população e
cuidados gerias com a limpeza da cidade, enquanto outras baseiam-se em estruturas
de controle, construídas para este fim.
Medidas não estruturais são aquelas relativas a programas de prevenção e
controle da emissão dos poluentes. As medidas preventivas são as mais eficientes na
relação benefício/custo, diminuindo a quantidade de poluentes depositados sobre
superfícies urbanas ou diminuindo a probabilidade de poluentes entrarem em contato
com o escoamento superficial. São medidas que incluem: planejamento urbano,
educação ambiental quando a disposição adequada de lixo, resíduos tóxicos, ou
mesmo dejetos de animais, programas de prevenção e controle de erosão nos locais
de construção, varrição de ruas, controle de pontos potencialmente poluidores, como
postos de combustíveis. Como se vê são medidas que requerem a participação da
população e, para isso, é necessário haver programas de esclarecimentos e
conscientização do público em geral.
Medidas estruturais são aquelas construídas para reduzir o volume e/ou
remover os poluentes do escoamento. São medidas estruturais: a construção de
bacias de detenção, a colocação de pavimento poroso, o uso de áreas ou canais
239
cobertos de vegetação para infiltração, obras de retenção de pavimentos nos locais
em construção e criação de áreas alagadiças.
11.2.5 Remoção de resíduos sólidos
A produção de resíduos é a soma do total coletado nas residências, indústria e
comércio, mais o total coletado nas ruas e o que chega à drenagem. Os dois primeiros
volumes podem ser reciclados, diminuindo o volume para ser disposto no meio
ambiente. Na medida em que os sistemas de coleta e limpeza urbana são ineficientes
o volume de resíduos que chegam à drenagem aumenta, com conseqüência para a
drenagem e meio ambiente. O impacto na drenagem é devido a obstrução ao
escoamento e a degradação do meio ambiente.
O volume de resíduos sólidos que chega à drenagem depende da eficiência dos
serviços urbanos e de fatores como os seguintes: freqüência e cobertura da coleta de
lixo, freqüência da limpeza das ruas, reciclagem, forma de disposição do lixo pela
população e a freqüência da precipitação.
A composição dos resíduos totais que chegam à drenagem varia de acordo com
o nível da urbanização entre sedimentos e lixo. Na última década houve um visível
incremento de lixo urbano devido às embalagens plásticas que possuem baixa
reciclagem. Os rios e todo sistema de drenagem ficam cheios de garrafas tipo pet,
além das embalagens de plásticos de todo o tipo.
Neves apud Tucci (2007) caracterizou o tipo de sedimentos que chega à
drenagem e o tipo de resíduo que sai da drenagem à jusante numa bacia de 1 km2 em
Porto Alegre. O autor observou que 70% do resíduo sólido fica na drenagem e deste
volume 36% corresponde ao papel, que é diluído dentro da canalização. Portanto,
resultam cerca de 34% que fica na drenagem.
As principais conseqüências dos resíduos sobre a drenagem são:
240
Poluição dos sistemas hídricos: a grande maioria dos resíduos sólidos
leva muito tempo para desaparecer na natureza e transporta poluentes
agregados aos resíduos, que contaminam os sistemas hídricos;
Aumento do custo de manutenção dos dispositivos hidráulicos como
detenções e condutos, criando cenários indesejáveis na paisagem
urbana;
Limitado funcionamento da detenção: o risco do acúmulo de lixo na
drenagem tem sido um dos principais problemas para o funcionamento
dos dispositivos de detenções na drenagem urbana.
Produção de resíduo sólido: obstrui o escoamento: o material sólido,
além de reduzir a capacidade de escoamento, obstrui as detenções
urbanas para o controle local do escoamento.
Resíduo sólido no sistema de detenção: A medida que a bacia é
urbanizada, e a densificação é consolidada, a produção de sedimentos
pode reduzir, porém a produção de lixo aumenta. O lixo obstrui ainda
mais a drenagem e cria condições ambientais ainda piores. Esse
problema somente é minimizado com adequada freqüência da coleta e
educação da população com multas pesadas.
Problemas de manutenção: podem ocorrer vários problemas de
escoamento em função da falta de limpeza do sistema de drenagem e
de projetos inadequados que não consideram ao assoreamento em
seções muito largas.
11.2.6 Educação ambiental
Boa parte das cidades nasceu às margens de algum rio ou lago, que era
utilizado para abastecimento de água, suprimento de alimentos, para transporte, e
suas margens eram áreas de lazer. Mesmo sendo vitais, os rios não foram poupados
241
da poluição (doméstica e industrial), e regiões de vale se prestavam para a criação a
grandes avenidas ou ocupações irregulares.
Ao passar do tempo os cursos d’água passaram a figurar como ambientes
insalubres, fazendo com que a população criasse uma péssima imagem deles, e desse
cada vez menos valor, e por vezes sendo contrário a qualquer investimento em
medidas de recuperação.
Por essas razões, a necessidade de iniciarmos um processo de educação
ambiental voltado para o uso e convívio responsável e consciente para com nossos
recursos hídricos é imediata e deve ser implementado o quanto antes. Além da
tradicional educação de nossas crianças e de aproveitar a incrível capacidade
multiplicadora delas; devemos também promover a educação ambiental para
agricultores, empresários e habitantes das regiões urbanas. Como recurso
extremamente necessário, a água deve ser tratada como riqueza e deve-se despertar
a consciência para a importância de conservá-la.
Também, deve-se fomentar a mobilização da sociedade e consolidar a idéia da
cidadania participativa ou da cidadania ecológica. Esse fomento só será possível se as
escolas, o Estado e toda a sociedade civil participarem com empenho dos programas
de educação ambiental. Divulgando, patrocinando e incentivando a criação dessa
cultura e dos projetos educacionais.
A formação de educadores ambientais é uma etapa fundamental para
implementação de programas de educação ambiental, juntamente com a
continuidade e abrangência.
De modo geral, os tópicos principais a serem abordados no processo educativo
são:
Ciclo hidrológico;
Bacia hidrográfica, rios, lagos, etc.;
Ecossistemas aquáticos;
Fontes e tipos de poluição;
242
Doenças de veiculação hídrica;
Tratamento de esgoto;
Resíduos sólidos: disposição e reciclagem;
Uso racional da água;
Preservação das matas e florestas.
243
12 EQUIPE TÉCNICA E DE APOIO
12.1 Governo do Distrito Federal – GDF
Governador: José Roberto Arruda
12.2 Secretaria de Estado de Obras
Secretário de Obras: Márcio Machado
Secretário Adjunto: Jaime Alarcão
Subsecretário de projetos de engenharia: Dalmo Rebello Silveira
Subsecretário de acompanhamento, controle e fiscalização de obras: Mauricio
Canovas Segura
Subsecretária de gerenciamento de programas de obras: Renilda Teixeira Vieira
Toscanelli
Diretoria da Unidade de Administração Geral - UAG: Paulo Olivieri
Assessoria Jurídica: Henrique Bernardes
12.3 Equipe de coordenação e apoio da contratante
Secretaria de Estado de Obras: Edson José Vieira, Patrícia Marc Cristianne de
Menezes Milhomem
ADASA: Paulo Guimarães Júnior, Carlos Francisco Pena Ribeiro
NOVACAP: Vanessa Figueiredo M. de Freitas, Cláudio Márcio Lopes Siqueira
12.4 Concremat Engenharia
Coordenador: Celso S. Queiroz
Especialista em Drenagem Urbana: Daniel G. Allasia P.
Especialista em Meio Ambiente: Lidiane Souza Gonçalves
Especialista em Meio Ambiente: Antônio Cosme D’Elia
244
Especialista em Geologia e Geotécnica: Elidiane Oliveira Martins
Especialista em Geologia e Geotécnica: Hiromiti Nakao
Especialista em Planejamento da Drenagem: Carlos Tucci
Especialista em Recursos Hídricos: José Carlos Rosa
Especialista em Planejamento: André Bragança
Gerenciamento Administrativo: Guaracy Klein
Apoio Administrativo: Gontran Thiago Tibery Lima Maluf
245
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WILKEN, P.S. Engenharia de drenagem superficial. São Paulo: CETESB, 477p.
1978.
251
ANEXOS
252
Anexo I Glossário
253
Área impermeável: superfícies impermeáveis tais como pavimentos ou telhados, que
evitam a infiltração da água no solo.
Agregado: termo para a pedra ou brita necessários ao preenchimento de estruturas
de infiltração como trincheiras e pavimentos porosos;
Alagamento: evento caracterizado pelo acúmulo de água decorrente da ausência ou
precariedade da drenagem;
Assoreamento: amontoamento de terras nos leitos de córregos, rios, em
reservatórios e no interior dos condutos;
Best Management Practice (BMP): conjunto de estruturas que temporariamente
armazenam ou tratam o escoamento pluvial urbano buscando reduzir enchentes,
remover poluentes, e outras melhorias.
Bocas-de-lobo: dispositivos localizados em pontos convenientes, nas sarjetas, para
captação de águas pluviais;
Canal: espaço subterrâneo ou aberto destinado à passagem de água;
Canalização: redes de esgoto compostas por canos, galerias fechadas ou abertas ou
simplesmente valos a céu aberto;
Casa de Bombas: edificações onde são instalados equipamentos elétricos e mecânicos
destinados a elevar o nível das águas ou então pressioná-las num determinado
sentido;
Comporta: elemento do tipo porta ou tapume que impede a passagem das águas;
Condutos forçados: obras destinadas à condução das águas superficiais coletadas, de
maneira segura e eficiente, sem preencher completamente a seção transversal dos
condutos;
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO): a quantidade de oxigênio consumida
durante a oxidação bioquímica da matéria sobre um período de tempo específico;
Demanda Química de Oxigênio (DQO): um teste de monitoramento que mede a
matéria oxidável encontrada em uma amostra de escoamento, uma porção do que
poderia consumir o oxigênio dissolvido nos corpos hídricos receptores;
254
Dique: palavra aportuguesada que designa barreira que impede a passagem das
águas;
Drenagem: retirada das águas;
Estações de bombeamento: conjunto de obras e equipamentos destinados a retirar
água de um canal de drenagem, quando não mais houver condição de escoamento
por gravidade, para outro canal em nível mais elevado ou receptor final da drenagem
em estudo.
Filtro de geotêxtil: filtro de porosidade relativamente baixa utilizado para permitir a
passagem da água segurando sedimentos, prevenindo o comprometimento das BMPs
de infiltração.
First flush: a primeira porção do escoamento pluvial que traz consigo a maior porção
de poluentes.
Galeria: canalizações públicas usadas para conduzir as águas pluviais provenientes
das bocas-de-lobo e das ligações privadas;
Hidrograma: um gráfico mostrando a variação da vazão com o tempo em um ponto
de interesse.
Infiltração: movimento de passagem da água da superfície para o subsolo, expressa
em geral em mm/h ou cm/dia.
Inundação: ocorre quando o rio sai do seu leito menor, atingindo a várzea;
Montante: se refere a uma localização rio acima com relação a uma seção de
referência;
Jusante: se refere a uma localização rio abaixo com relação a uma seção de
referência;
Meios-Fios: elementos de pedra ou concreto, colocados entre o passeio e a via
pública, paralelamente ao eixo da rua e com sua face superior no mesmo nível do
passeio;
255
Poço de Visita: dispositivos localizados em pontos convenientes do sistema de
galerias para permitirem mudança de direção, mudança de declividade, mudança de
diâmetro e inspeção e limpeza das canalizações;
Pôlder: palavra aportuguesada que designa região que é (ou será) protegida contra
inundações após a implantação de medidas;
Precipitação de projeto: um evento de chuva de duração e período de retorno
específicos, que é utilizado para calcular o volume escoado e a vazão máxima com fins
de projeto.
Probabilidade de enchente: geralmente a probabilidade de uma enchente se refere a
ao risco que a mesma seja atingida ou superada num ano qualquer. Quando a
definição se refere a outros condicionantes geralmente o mesmo é expresso. Por
exemplo a probabilidade que um evento seja superado nos próximos 5 anos;
Reservatório de detenção: estrutura para o armazenamento temporário do
escoamento pluvial utilizada para controlar os valores de vazões máximas e promover
a deposição de sedimentos por gravidade, mantido seco na maior parte do tempo;
Reservatório de retenção: estrutura para o armazenamento temporário do
escoamento pluvial utilizada para controlar os valores de vazões máximas e melhoria
da qualidade da água. Mantém uma lâmina de água permanente em seu interior.
Sarjetas: faixas de via pública, paralelas e vizinhas ao meio-fio. A calha formada é a
receptora das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas e que para elas
escoam;
Sarjetões: calhas localizadas nos cruzamentos de vias públicas, formadas pela sua
própria pavimentação e destinadas a orientar o fluxo das águas que escoam pelas
sarjetas;
Tempo de retorno: é o tempo, em média, que um evento se repetirá. Usualmente
definido em anos;
Trecho: porção de galeria situada entre dois poços de visita;
256
Tubos de ligações: são canalizações destinadas a conduzir as águas pluviais captadas
nas bocas-de-lobo para as galerias ou para os poços de visita;
Vazão de pico: valor máximo instantâneo de vazão durante um evento.
Volume morto: a porção de um reservatório ou estrutura de infiltração que está
abaixo da altura de posicionamento da estrutura de saída inferior.
257
Anexo II Legislação de Drenagem Urbana
258
Proposta de Lei
Legislação de controle dos impactos da drenagem urbana nos novos empreendimentos na drenagem pluvial pública.
Capítulo 1
Quantidade de água
Art. 1º Toda ocupação que resulte em superfície impermeável, deverá possuir
uma vazão máxima específica de saída para a rede pública de pluviais
igual a 24,4 l/(s.ha).
§ 1o A vazão máxima de saída é calculada multiplicando a vazão específica pela
área total do terreno.
§ 2o A água precipitada sobre o terreno não pode ser drenada diretamente para
ruas, sarjetas e/ou redes de drenagem excetuando o previsto no § 3o deste
artigo.
§ 3o As áreas de recuo mantidas como áreas verdes poderão ser drenadas
diretamente para o sistema de drenagem.
§ 4o. Para terrenos com área inferior a 600 m2 e para habitação unifamiliar, a
limitação de vazão referida no caput deste artigo poderá ser
desconsiderada a critério da Novacap.
Art. 2º Todo parcelamento do solo deverá prever na sua implantação o limite de
vazão máxima específica, disposto no Art. 1o deste decreto.
259
Art. 3º A manutenção das condições de pré-ocupação no lote ou no
parcelamento do solo devem ser apresentados a Novacap através de
estudo hidrológico específico.
§1o Quando o controle adotado pelo empreendedor for reservatório e a área for
inferior a 100 hectares e o volume necessário do reservatório pode ser
determinado através de:
v = 4,71 AI
onde v é o volume por unidade de área de terreno em m3/hectare e AI é a
área impermeável do terreno em %.
§ 2o A manutenção da vazão de pré-ocupação para áreas superiores a 100
hectares deve ser determinada através de estudo hidrológico específico,
com precipitação de projeto com probabilidade de 1(uma) em 10 (vezes)
em qualquer ano (Tempo de retorno = 10 anos).
§ 3o Poderá ser reduzida a quantidade de área a ser computada no cálculo
referido no §1o se for (em) aplicada(s) a(s) seguinte(s) ação (ões):
Aplicação de pavimentos permeáveis (blocos vazados com preenchimento
de areia ou grama, asfalto poroso, concreto poroso) – reduzir em 60% a
área que utiliza estes pavimentos;
Desconexão das calhas de telhado para superfícies permeáveis com
drenagem – reduzir em 40% a área de telhado drenada;
Desconexão das calhas de telhado para superfícies permeáveis sem
drenagem – reduzir em 80% a área de telhado drenada;
Aplicação de trincheiras de infiltração – reduzir em 80% as áreas drenadas
para as trincheiras.
§ 4o A aplicação das estruturas listadas no § 3o estará sujeita a autorização da
Novacap, após a devida avaliação das condições mínimas de infiltração do
260
solo no local de implantação do empreendimento, a serem declaradas e
comprovadas pelo interessado.
§ 5o As regras de dimensionamento e construção para as estruturas listadas no §
3o bem como para os reservatórios deverão ser obtidas no Manual de
Drenagem Urbana do Plano Diretor de Brasília.
Art. 4º Após a aprovação do projeto de drenagem pluvial da edificação ou do
parcelamento por parte da Novacap, é vedada qualquer
impermeabilização adicional de superfície.
§ Único: A impermeabilização poderá ser realizada se houver retenção do
volume adicional gerado de acordo com a equação do Art. 3o §1o.
Art. 5º A falta de manutenção dos dispositivos de controle do escoamento
superficial que produza o aumento do escoamento para jusante to
empreendimento está sujeito a penalidade Novacap correspondente a
no mínimo ao custo dos serviços de manutenção.
Capítulo 2
Qualidade da Água
Art. 6º O projeto de parcelamento ou loteamento de prever na sua drenagem a
redução de 80% dos sólidos totais gerados na área desenvolvida.
§ Único A NOVACAP poderá exigir um controle superior ao deste artigo para
áreas específicas a seu critério.
Art. 7º Os projeto de controle dos sólidos totais deve se basear nos critérios
técnicos descritos no manual de drenagem urbana aprovados pela
NOVACAP.
Capítulo 3
Erosão e sedimentação
261
Art. 8º A velocidade do escoamento a jusante de qualquer obra de drenagem
executada no Distrito Federal não poderá aumentar em relação à
condição existente.
§ 1º O aumento de velocidade inevitável de um projeto hidráulico deverá ser
reduzido por outro dispositivo compondo o mesmo projeto.
§ 2º O aumento de velocidade somente poderá ser admitido quando
demonstrado tecnicamente e aprovado pela NOVACAP que qualquer
trecho de jusante tem condições de resistir ao aumento de velocidade.
Art. 9º Os projetos de drenagem e controle da erosão e sedimentação urbana
devem se basear nos critérios técnicos descritos no manual de
drenagem urbana e aprovados pela NOVACAP.
Capítulo 4
Dispositivos finais
Art. 10 Os casos omissos no presente decreto deverão ser objeto de análise
técnica da NOVACAP.
Art. 11 O manual de drenagem urbana que orientará os projetos deverá ser
aprovado pela ADASA e publicado pela NOVACAP.
Art. 12 Este legislação entrará em vigor na data de sua publicação, revogadas as
disposições em contrário.
262
Anexo III Tabela de rugosidade
263
Valores do coeficiente de rugosidade de Manning Características n
Canais retilíneos com grama de até 15 cm de altura 0,30 - 0,40
Canais retilíneos com capins de até 30 cm de altura 0,30 - 0,060
Galerias de concreto
Pré-moldado com bom acabamento 0,011 - 0,014
Moldado no local com formas metálicas simples 0,012 - 0,014
Moldado no local com formas de madeira 0,015 - 0,020
Sarjetas
Asfalto suave 0,013
Asfalto rugoso 0,016
Concreto suave com pavimento de asfalto 0,014
Concreto rugoso com pavimento de asfalto 0,015
Pavimento de concreto 0,014 - 0,016
Pedras 0,016
264
Anexo IV Fator hidráulico de dimensionamento hidráulico de galerias
circulares
265
FH de 0.001 a 0.080 FH de 0.081 a 0.250 FH de 0.251 a 0.333 FH RH/D h/D FH RH/D h/D FH RH/D h/D
0.0001 0.0066 0.01 0.0820 0.1935 0.35 0.2511 0.2933 0.68 0.0002 0.0132 0.02 0.0864 0.1978 0.36 0.2560 0.2948 0.69 0.0005 0.0197 0.03 0.0910 0.2020 0.37 0.2610 0.2962 0.70 0.0009 0.0262 0.04 0.0956 0.2062 0.38 0.2658 0.2975 0.71 0.0015 0.0326 0.05 0.1003 0.2102 0.39 0.2705 0.2988 0.72 0.0022 0.0389 0.06 0.1050 0.2142 0.40 0.2752 0.2998 0.73 0.0031 0.0451 0.07 0.1099 0.2182 0.41 0.2798 0.3008 0.74 0.0041 0.0513 0.08 0.1148 0.2220 0.42 0.2842 0.3017 0.75 0.0052 0.0575 0.09 0.1197 0.2258 0.43 0.2886 0.3024 0.76 0.0065 0.0635 0.10 0.1248 0.2295 0.44 0.2928 0.3031 0.77 0.0080 0.0695 0.11 0.1298 0.2331 0.45 0.2969 0.3036 0.78 0.0095 0.0755 0.12 0.1350 0.2366 0.46 0.3009 0.3040 0.79 0.0113 0.0813 0.13 0.1401 0.2401 0.47 0.3047 0.3042 0.80 0.0131 0.0871 0.14 0.1453 0.2435 0.48 0.3083 0.3043 0.81 0.0152 0.0929 0.15 0.1506 0.2468 0.49 0.3118 0.3043 0.82 0.0173 0.0986 0.16 0.1558 0.2500 0.50 0.3151 0.3041 0.83 0.0196 0.1042 0.17 0.1612 0.2531 0.51 0.3183 0.3038 0.84 0.0220 0.1097 0.18 0.1665 0.2562 0.52 0.3212 0.3033 0.85 0.0246 0.1152 0.19 0.1718 0.2592 0.53 0.3239 0.3026 0.86 0.0273 0.1206 0.20 0.1772 0.2621 0.54 0.3264 0.3018 0.87 0.0301 0.1259 0.21 0.1826 0.2649 0.55 0.3286 0.3007 0.88 0.0331 0.1312 0.22 0.1879 0.2676 0.56 0.3305 0.2995 0.89 0.0362 0.1364 0.23 0.1933 0.2703 0.57 0.3322 0.2980 0.90 0.0394 0.1416 0.24 0.1987 0.2728 0.58 0.3335 0.2963 0.91 0.0427 0.1466 0.25 0.2041 0.2753 0.59 0.3345 0.2944 0.92 0.0461 0.1516 0.26 0.2094 0.2776 0.60 0.3351 0.2921 0.93 0.0497 0.1566 0.27 0.2147 0.2799 0.61 0.3353 0.2895 0.94 0.0534 0.1614 0.28 0.2200 0.2821 0.62 0.3349 0.2865 0.95 0.0572 0.1662 0.29 0.2253 0.2842 0.63 0.3339 0.2829 0.96 0.0610 0.1709 0.30 0.2306 0.2862 0.64 0.3222 0.2787 0.97 0.0650 0.1756 0.31 0.2388 0.2882 0.65 0.3294 0.2735 0.98 0.0691 0.1802 0.32 0.2409 0.2899 0.66 0.3248 0.2666 0.99 0.0733 0.1847 0.33 0.2460 0.2917 0.67 0.3117 0.2500 1.00 0.0776 0.1891 0.34
266
Anexo V Resoluções CONAMA
267
RESOLUÇÃO CONAMA Nº 302, DE 20 DE MARÇO DE 2002
Dispõe sobre os parâmetros, definições e limites de Áreas de Preservação Permanente de reservatórios artificiais e o regime de uso do entorno.
O CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE-CONAMA, no uso das
competências que lhe são conferidas pela Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981,
regulamentada pelo Decreto 99.274, de 6 de junho de 1990, e tendo em vista o
disposto nas Leis nos 4.771, de 15 de setembro de 1965, 9.433, de 8 de janeiro
de 1997, e no seu Regimento Interno, e
Considerando que a função sócio-ambiental da propriedade prevista nos arts.
5º, inciso XXIII, 170, inciso VI, 182, § 2º, 186, inciso II e 225 da Constituição, os
princípios da prevenção, da precaução e do poluidor-pagador;
Considerando a necessidade de regulamentar o art. 2º da Lei nº 4.771, de
1965, no que concerne às áreas de preservação permanente no entorno dos
reservatórios artificiais;
Considerando as responsabilidades assumidas pelo Brasil por força da
Convenção da Biodiversidade, de 1992, da Convenção de Ramsar, de 1971 e da
Convenção de Washington, de 1940, bem como os compromissos derivados da
Declaração do Rio de Janeiro, de 1992;
Considerando que as Áreas de Preservação Permanente e outros espaços
territoriais especialmente protegidos, como instrumento de relevante interesse
ambiental, integram o desenvolvimento sustentável, objetivo das presentes e
futuras gerações;
Considerando a função ambiental das Áreas de Preservação Permanente de
preservar os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica, a
biodiversidade, o fluxo gênico de fauna e flora, proteger o solo e assegurar o
bem estar das populações humanas, resolve:
Art. 1º Constitui objeto da presente Resolução o estabelecimento de
parâmetros, definições e limites para as Áreas de Preservação
Permanente de reservatório artificial e a instituição da elaboração
obrigatória de plano ambiental de conservação e uso do seu entorno.
Art. 2º Para efeito desta Resolução são adotadas as seguintes definições:
268
I - Reservatório artificial: acumulação não natural de água destinada a
quaisquer de seus múltiplos usos;
II - Área de Preservação Permanente: a área marginal ao redor do reservatório
artificial e suas ilhas, com a função ambiental de preservar os recursos hídricos,
a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, o fluxo gênico de fauna e
flora, proteger o solo e assegurar o bem estar das populações humanas;
III - Plano Ambiental de Conservação e Uso do Entorno de Reservatório
Artificial: conjunto de diretrizes e proposições com o objetivo de disciplinar a
conservação, recuperação, o uso e ocupação do entorno do reservatório
artificial, respeitados os parâmetros estabelecidos nesta Resolução e em outras
normas aplicáveis;
IV - Nível Máximo Normal: é a cota máxima normal de operação do
reservatório;
V - Área Urbana Consolidada: aquela que atende aos seguintes critérios:
a) definição legal pelo poder público;
b) existência de, no mínimo, quatro dos seguintes equipamentos de
infraestrutura urbana:
1. malha viária com canalização de águas pluviais,
2. rede de abastecimento de água;
3. rede de esgoto;
4. distribuição de energia elétrica e iluminação pública;
5. recolhimento de resíduos sólidos urbanos;
6. tratamento de resíduos sólidos urbanos; e
c) densidade demográfica superior a cinco mil habitantes por km2.
Art 3º Constitui Área de Preservação Permanente a área com largura mínima,
em projeção horizontal, no entorno dos reservatórios artificiais, medida
a partir do nível máximo normal de:
I - trinta metros para os reservatórios artificiais situados em áreas urbanas
consolidadas e cem metros para áreas rurais;
II - quinze metros, no mínimo, para os reservatórios artificiais de geração de
energia elétrica com até dez hectares, sem prejuízo da compensação ambiental.
III - quinze metros, no mínimo, para reservatórios artificiais não utilizados em
abastecimento público ou geração de energia elétrica, com até vinte hectares de
superfície e localizados em área rural.
§ 1º Os limites da Área de Preservação Permanente, previstos no inciso I,
poderão ser ampliados ou reduzidos, observando-se o patamar mínimo de trinta
269
metros, conforme estabelecido no licenciamento ambiental e no plano de
recursos hídricos da bacia onde o reservatório se insere, se houver.
§ 2º Os limites da Área de Preservação Permanente, previstos no inciso II,
somente poderão ser ampliados, conforme estabelecido no licenciamento
ambiental, e, quando houver, de acordo com o plano de recursos hídricos da
bacia onde o reservatório se insere.
§ 3º A redução do limite da Área de Preservação Permanente, prevista no § 1º
deste artigo não se aplica às áreas de ocorrência original da floresta ombrófila
densa - porção amazônica, inclusive os cerradões e aos reservatórios artificiais
utilizados para fins de abastecimento público.
§ 4º A ampliação ou redução do limite das Áreas de Preservação Permanente,
a que se refere o § 1º, deverá ser estabelecida considerando, no mínimo, os
seguintes critérios:
I - características ambientais da bacia hidrográfica;
II - geologia, geomorfologia, hidrogeologia e fisiografia da bacia hidrográfica;
III - tipologia vegetal;
IV - representatividade ecológica da área no bioma presente dentro da bacia
hidrográfica em que está inserido, notadamente a existência de espécie
ameaçada de extinção e a importância da área como corredor de biodiversidade;
V - finalidade do uso da água;
VI - uso e ocupação do solo no entorno;
VII - o impacto ambiental causado pela implantação do reservatório e no
entorno da Área de Preservação Permanente até a faixa de cem metros.
§ 5º Na hipótese de redução, a ocupação urbana, mesmo com parcelamento
do solo através de loteamento ou subdivisão em partes ideais, dentre outros
mecanismos, não poderá exceder a dez por cento dessa área, ressalvadas as
benfeitorias existentes na área urbana consolidada, à época da solicitação da
licença prévia ambiental.
§ 6º Não se aplicam as disposições deste artigo às acumulações artificiais de
água, inferiores a cinco hectares de superfície, desde que não resultantes do
barramento ou represamento de cursos d’água e não localizadas em Área de
Preservação Permanente, à exceção daquelas destinadas ao abastecimento
público.
Art. 4º O empreendedor, no âmbito do procedimento de licenciamento
ambiental, deve elaborar o plano ambiental de conservação e uso do
entorno de reservatório artificial em conformidade com o termo de
270
referência expedido pelo órgão ambiental competente, para os
reservatórios artificiais destinados à geração de energia e abastecimento
público.
§ 1º Cabe ao órgão ambiental competente aprovar o plano ambiental de
conservação e uso do entorno dos reservatórios artificiais, considerando o plano
de recursos hídricos, quando houver, sem prejuízo do procedimento de
licenciamento ambiental.
§ 2º A aprovação do plano ambiental de conservação e uso do entorno dos
reservatórios artificiais deverá ser precedida da realização de consulta pública,
sob pena de nulidade do ato administrativo, na forma da Resolução CONAMA nº
09, de 3 de dezembro de 1987, naquilo que for aplicável, informando-se ao
Ministério Público com antecedência de trinta dias da respectiva data.
§ 3º Na análise do plano ambiental de conservação e uso de que trata este
artigo, será ouvido o respectivo comitê de bacia hidrográfica, quando houver.
§ 4º O plano ambiental de conservação e uso poderá indicar áreas para
implantação de pólos turísticos e lazer no entorno do reservatório artificial, que
não poderão exceder a dez por cento da área total do seu entorno.
§ 5º As áreas previstas no parágrafo anterior somente poderão ser ocupadas
respeitadas a legislação municipal, estadual e federal, e desde que a ocupação
esteja devidamente licenciada pelo órgão ambiental competente.
Art. 5º Aos empreendimentos objeto de processo de privatização, até a data
de publicação desta Resolução, aplicam-se às exigências ambientais
vigentes à época da privatização, inclusive os cem metros mínimos de
Área de Preservação Permanente.
Parágrafo único. Aos empreendimentos que dispõem de licença de operação
aplicam-se as exigências nela contidas.
Art. 6º Esta Resolução entra em vigor na data de sua publicação, incidindo,
inclusive, sobre os processos de licenciamento ambiental em
andamento.
271
RESOLUÇÃO CONAMA Nº 303, DE 20 DE MARÇO DE 2002
Dispõe sobre parâmetros, definições e limites de Áreas de Preservação Permanente.
O CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE-CONAMA, no uso das
competências que lhe são conferidas pela Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981,
regulamentada pelo Decreto nº 99.274, de 6 de junho de 1990, e tendo em vista
o disposto nas Leis nos 4.771, de 15 de setembro e 1965, 9.433, de 8 de janeiro
de 1997, e o seu Regimento Interno, e
Considerando a função sócio-ambiental da propriedade prevista nos arts. 5º,
incisoXXIII, 170, inciso VI, 182, § 2º, 186, inciso II e 225 da Constituição e os
princípios da prevenção, da precaução e do poluidor-pagador;
Considerando a necessidade de regulamentar o art. 2º da Lei nº 4.771, de 15
de setembro de 1965, no que concerne às Áreas de Preservação Permanente;
Considerando as responsabilidades assumidas pelo Brasil por força da
Convenção da Biodiversidade, de 1992, da Convenção Ramsar, de 1971 e da
Convenção de Washington, de 1940, bem como os compromissos derivados da
Declaração do Rio de Janeiro, de 1992;
Considerando que as Áreas de Preservação Permanente e outros espaços
territoriais especialmente protegidos, como instrumentos de relevante interesse
ambiental, integram o desenvolvimento sustentável, objetivo das presentes e
futuras gerações, resolve:
Art. 1º Constitui objeto da presente Resolução o estabelecimento de
parâmetros, definições e limites referentes às Áreas de Preservação
Permanente.
Art. 2º Para os efeitos desta Resolução, são adotadas as seguintes definições:
I - nível mais alto: nível alcançado por ocasião da cheia sazonal do curso
d’água perene ou intermitente;
II - nascente ou olho d’água: local onde aflora naturalmente, mesmo que de
forma intermitente, a água subterrânea;
III - vereda: espaço brejoso ou encharcado, que contém nascentes ou
cabeceiras de cursos d’água, onde há ocorrência de solos hidromórficos,
caracterizado predominantemente por renques de buritis do brejo (Mauritia
flexuosa) e outras formas de vegetação típica;
272
IV - morro: elevação do terreno com cota do topo em relação a base entre
cinqüenta e trezentos metros e encostas com declividade superior a trinta por
cento (aproximadamente dezessete graus) na linha de maior declividade;
V - montanha: elevação do terreno com cota em relação a base superior a
trezentos metros;
VI - base de morro ou montanha: plano horizontal definido por planície ou
superfície de lençol d’água adjacente ou, nos relevos ondulados, pela cota da
depressão mais baixa ao seu redor;
VII - linha de cumeada: linha que une os pontos mais altos de uma seqüência
de morros ou de montanhas, constituindo-se no divisor de águas;
VIII - restinga: depósito arenoso paralelo a linha da costa, de forma
geralmente alongada, produzido por processos de sedimentação, onde se
encontram diferentes comunidades que recebem influência marinha, também
consideradas comunidades edáficas por dependerem mais da natureza do
substrato do que do clima. A cobertura vegetal nas restingas ocorrem mosaico, e
encontra-se em praias, cordões arenosos, dunas e depressões, apresentando, de
acordo com o estágio sucessional, estrato herbáceo, arbustivos e abóreo, este
último mais interiorizado;
IX - manguezal: ecossistema litorâneo que ocorre em terrenos baixos, sujeitos
à ação das marés, formado por vasas lodosas recentes ou arenosas, às quais se
associa, predominantemente, a vegetação natural conhecida como mangue,
com influência flúvio-marinha, típica de solos limosos de regiões estuarinas e
com dispersão descontínua ao longo da costa brasileira, entre os estados do
Amapá e Santa Catarina;
X - duna: unidade geomorfológica de constituição predominante arenosa,
com aparência de cômoro ou colina, produzida pela ação dos ventos, situada no
litoral ou no interior do continente, podendo estar recoberta, ou não, por
vegetação;
XI - tabuleiro ou chapada: paisagem de topografia plana, com declividade
média inferior a dez por cento, aproximadamente seis graus e superfície
superior a dez hectares, terminada de forma abrupta em escarpa,
caracterizando-se a chapada por grandes superfícies a mais de seiscentos metros
de altitude;
XII - escarpa: rampa de terrenos com inclinação igual ou superior a quarenta e
cinco graus, que delimitam relevos de tabuleiros, chapadas e planalto, estando
limitada no topo pela ruptura positiva de declividade (linha de escarpa) e no
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sopé por ruptura negativa de declividade, englobando os depósitos de colúvio
que localizam-se próximo ao sopé da escarpa;
XIII - área urbana consolidada: aquela que atende aos seguintes critérios:
a) definição legal pelo poder público;
b) existência de, no mínimo, quatro dos seguintes equipamentos de
infraestrutura urbana:
1. malha viária com canalização de águas pluviais,
2. rede de abastecimento de água;
3. rede de esgoto;
4. distribuição de energia elétrica e iluminação pública ;
5. recolhimento de resíduos sólidos urbanos;
6. tratamento de resíduos sólidos urbanos; e
c) densidade demográfica superior a cinco mil habitantes por km2.
Art. 3º Constitui Área de Preservação Permanente a área situada:
I - em faixa marginal, medida a partir do nível mais alto, em projeção
horizontal, com largura mínima, de:
a) trinta metros, para o curso d’água com menos de dez metros de largura;
b) cinqüenta metros, para o curso d’água com dez a cinqüenta metros de
largura;
c) cem metros, para o curso d’água com cinqüenta a duzentos metros de
largura;
d) duzentos metros, para o curso d’água com duzentos a seiscentos metros de
largura;
e) quinhentos metros, para o curso d’água com mais de seiscentos metros de
largura;
II - ao redor de nascente ou olho d’água, ainda que intermitente, com raio
mínimo de cinqüenta metros de tal forma que proteja, em cada caso, a bacia
hidrográfica contribuinte;
III - ao redor de lagos e lagoas naturais, em faixa com metragem mínima de:
a) trinta metros, para os que estejam situados em áreas urbanas
consolidadas;
b) cem metros, para as que estejam em áreas rurais, exceto os corpos d’água
com até vinte hectares de superfície, cuja faixa marginal será de cinqüenta
metros;
IV - em vereda e em faixa marginal, em projeção horizontal, com largura
mínima de cinqüenta metros, a partir do limite do espaço brejoso e encharcado;
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V - no topo de morros e montanhas, em áreas delimitadas a partir da curva de
nível correspondente a dois terços da altura mínima da elevação em relação a
base;
VI - nas linhas de cumeada, em área delimitada a partir da curva de nível
correspondente a dois terços da altura, em relação à base, do pico mais baixo da
cumeada, fixando-se a curva de nível para cada segmento da linha de cumeada
equivalente a mil metros;
VII - em encosta ou parte desta, com declividade superior a cem por cento ou
quarenta e cinco graus na linha de maior declive;
VIII - nas escarpas e nas bordas dos tabuleiros e chapadas, a partir da linha de
ruptura em faixa nunca inferior a cem metros em projeção horizontal no sentido
do reverso da escarpa;
IX - nas restingas:
a) em faixa mínima de trezentos metros, medidos a partir da linha de preamar
máxima;
b) em qualquer localização ou extensão, quando recoberta por vegetação
com função fixadora de dunas ou estabilizadora de mangues;
X - em manguezal, em toda a sua extensão;
XI - em duna;
XII - em altitude superior a mil e oitocentos metros, ou, em Estados que não
tenham tais elevações, à critério do órgão ambiental competente;
XIII - nos locais de refúgio ou reprodução de aves migratórias;
XIV - nos locais de refúgio ou reprodução de exemplares da fauna ameaçadas
de extinção que constem de lista elaborada pelo Poder Público Federal, Estadual
ou Municipal;
XV - nas praias, em locais de nidificação e reprodução da fauna silvestre.
Parágrafo único. Na ocorrência de dois ou mais morros ou montanhas cujos
cumes estejam separados entre si por distâncias inferiores a quinhentos
metros, a Área de Preservação Permanente abrangerá o conjunto de
morros ou montanhas, delimitada a partir da curva de nível
correspondente a dois terços da altura em relação à base do morro ou
montanha de menor altura do conjunto, aplicando-se o que segue:
I - agrupam-se os morros ou montanhas cuja proximidade seja de até
quinhentos metros entre seus topos;
II - identifica-se o menor morro ou montanha;
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III - traça-se uma linha na curva de nível correspondente a dois terços deste; e
IV - considera-se de preservação permanente toda a área acima deste nível.
Art. 4º O CONAMA estabelecerá, em Resolução específica, parâmetros das
Áreas de Preservação Permanente de reservatórios artificiais e o regime de uso
de seu entorno.
Art. 5º Esta Resolução entra em vigor na data de sua publicação, revogando-
se a Resolução CONAMA 004, de 18 de setembro de 1985.